Es gibt keine absolut sichere Batterie auf der Welt, es gibt nur Risiken, die nicht vollständig erkannt und verhindert werden. Nutzen Sie das menschenorientierte Entwicklungskonzept für Produktsicherheit. Obwohl die vorbeugenden Maßnahmen unzureichend sind, können die Sicherheitsrisiken kontrolliert werden.

Nehmen Sie als Beispiel den Modellunfall, der sich 2013 auf dem Seattle Highway ereignete. Es gibt einen relativ unabhängigen Raum zwischen jedem Batteriemodul im Batteriepack, der durch eine feuerfeste Struktur isoliert ist. Wenn das Auto an der Unterseite der Batterieschutzabdeckung von einem harten Gegenstand durchbohrt wird (die Aufprallkraft erreicht 25 t und die Dicke der zerlegten Bodenplatte beträgt etwa 6.35 mm und der Lochdurchmesser beträgt 76.2 mm), wird das Batteriemodul thermisch außer Kontrolle und Brände. Gleichzeitig kann sein dreistufiges Managementsystem den Sicherheitsmechanismus rechtzeitig aktivieren, um den Fahrer zu warnen, das Fahrzeug so schnell wie möglich zu verlassen, und den Fahrer letztendlich vor Verletzungen schützen. Die Details des Sicherheitsdesigns, das in Teslas Elektrofahrzeugen verwendet wird, sind unklar. Daher haben wir die entsprechenden Patente des Elektroenergiespeichersystems von Tesla in Verbindung mit den vorhandenen technischen Informationen überprüft und ein vorläufiges Verständnis durchgeführt, in der Hoffnung, dass andere falsch liegen. Wir hoffen, dass wir aus seinen Fehlern lernen und die Wiederholung von Fehlern verhindern können. Gleichzeitig können wir den Geist der Nachahmer voll ausleben und Absorption und Innovation erreichen.

TeslaRoadster-Akkupack

Dieser Sportwagen ist Teslas erster in Serie produzierter reiner Elektro-Sportwagen im Jahr 2008, mit einer weltweit limitierten Auflage von 2500. Der von diesem Modell getragene Akku befindet sich im Gepäckraum hinter dem Sitz (siehe Abbildung 1). Der gesamte Akku wiegt ca. 450 kg, hat ein Volumen von ca. 300 l, eine verfügbare Energie von 53 kWh und eine Gesamtspannung von 366 V.

Das Batteriepaket der TeslaRoadster-Serie besteht aus 11 Modulen (wie in Abbildung 2 gezeigt). Im Inneren des Moduls werden 69 Einzelzellen parallel zu einem Brick (oder „Cell Brick“) geschaltet, gefolgt von neun in Reihe geschalteten Bricks zu einem Modul-A-Akkupack mit insgesamt 6831 Einzelzellen. Das Modul ist eine austauschbare Einheit. Wenn eine der Batterien kaputt ist, muss sie ersetzt werden.

Das Modul mit der Batterie kann ausgetauscht werden; gleichzeitig kann das unabhängige Modul die einzelne Batterie nach Modul trennen. Derzeit ist seine Einzelzelle eine wichtige Wahl für die japanische Sanyo 18650-Produktion.

Nach den Worten von Akademiker Chen Liquan von der Chinesischen Akademie der Wissenschaften ist die Debatte um die Wahl der Einzelzellenkapazität des Energiespeichersystems von Elektrofahrzeugen eine Debatte über den Entwicklungspfad von Elektrofahrzeugen. Aufgrund der Beschränkungen der Batteriemanagementtechnologie und anderer Faktoren verwenden die Energiespeichersysteme für Elektrofahrzeuge meines Landes derzeit hauptsächlich prismatische Batterien mit großer Kapazität. Ähnlich wie bei Tesla gibt es jedoch nur wenige Energiespeichersysteme für Elektrofahrzeuge, die aus Einzelbatterien mit geringer Kapazität aufgebaut sind, einschließlich Hangzhou Technology. Professor Li Gechen von der Harbin University of Science and Technology hat einen neuen Begriff „Eigensicherheit“ vorgeschlagen, der von einigen Experten der Batterieindustrie anerkannt wurde. Zwei Bedingungen sind erfüllt: Eine ist die Batterie mit der niedrigsten Kapazität, die Energiegrenze reicht nicht aus, um ernsthafte Folgen zu verursachen, wenn sie brennt oder explodiert, wenn sie allein oder in der Lagerung verwendet wird; Zweitens, im Batteriemodul, wenn eine Batterie mit der niedrigsten Kapazität brennt oder explodiert, wird keine andere Zellkette brennen oder explodieren. Unter Berücksichtigung des aktuellen Sicherheitsniveaus von Lithiumbatterien verwendet Hangzhou Technology auch zylindrische Lithiumbatterien mit kleiner Kapazität und verwendet modulare Parallel- und Reihenmethoden zum Zusammenbau von Batteriepacks (siehe CN101369649). Die Batterieanschlussvorrichtung und das Montageschema sind in Abbildung 3 dargestellt.

Es gibt auch einen Vorsprung am Kopf des Batteriesatzes (Bereich P8 in Fig. 5, entsprechend dem Vorsprung auf der rechten Seite von Fig. 4). Installieren Sie zwei Batteriemodule für Stapel- und Entladevorgänge. Der Akkupack hat insgesamt 5,920 Einzelzellen.

Die 8 Bereiche (einschließlich der Vorsprünge) im Akkupack sind vollständig voneinander isoliert. Zuallererst erhöht die Isolationsplatte die Gesamtstrukturfestigkeit des Batteriepacks, wodurch die gesamte Batteriepackstruktur stärker wird. Zweitens, wenn eine Batterie in einem Bereich Feuer fängt, kann sie effektiv blockiert werden, um zu verhindern, dass Batterien in anderen Bereichen Feuer fangen. Die Innenseite der Dichtung kann mit Materialien mit hohem Schmelzpunkt und geringer Wärmeleitfähigkeit (zB Glasfaser) oder Wasser gefüllt werden.

Das Batteriemodul (wie in Abbildung 6) wird durch die Innenseite des S-förmigen Separators in 7 Bereiche (m1-M7-Bereiche in Abbildung 6) unterteilt. Die S-förmige Isolationsplatte bietet Kühlkanäle für die Batteriemodule und ist mit dem Thermomanagement des Batteriepacks verbunden.

Im Vergleich zum Roadster-Akkupack weist der Modell-Akkupack zwar offensichtliche Änderungen im Aussehen auf, die strukturelle Gestaltung unabhängiger Trennwände zur Verhinderung der Ausbreitung von Thermal Runaway wird jedoch fortgesetzt.

Anders als beim Roadster-Akku liegt der Einzelakku flach im Auto, beim Modell-Akku sind die Einzelakkus vertikal angeordnet. Da die einzelne Batterie während einer Kollision einer Quetschkraft ausgesetzt ist, ist die Axialkraft entlang der Kernwicklung anfälliger für thermische Belastung als die Radialkraft. Da der interne Kurzschluss außer Kontrolle gerät, kommt es theoretisch eher zu einem Seitenaufprall des Sportwagen-Akkus als in andere Richtungen. Stress und thermisches Durchgehen sind anfällig für das Auftreten. Wenn der Akku des Modells gequetscht wird und unten kollidiert, ist die Wahrscheinlichkeit eines thermischen Durchgehens höher.

dreistufiges Batteriemanagementsystem

Im Gegensatz zu den meisten Herstellern, die eine fortschrittlichere Batterietechnologie verfolgen, entschied sich Tesla mit seinem dreistufigen Batteriemanagementsystem für eine ausgereiftere 18650-Lithiumbatterie anstelle einer größeren quadratischen Batterie. Mit dem hierarchischen Managementdesign können Tausende von Batterien gleichzeitig verwaltet werden. Der Rahmen des Batteriemanagementsystems ist in Abbildung 7 dargestellt. Nehmen wir als Beispiel das dreistufige Batteriemanagementsystem von Tesla:

1) Richten Sie auf Modulebene einen Batteriemonitor (BatteryMonitorboard, BMB) ein, um die Spannung der einzelnen Batterie in jedem Brick im Modul (als kleinste Verwaltungseinheit), die Temperatur jedes Bricks und die Ausgangsspannung von zu überwachen das gesamte Modul.

2) Richten Sie BatterySystemMonitor (BSM) auf Akkupack-Ebene ein, um den Betriebsstatus des Akkupacks zu überwachen, einschließlich Strom, Spannung, Temperatur, Feuchtigkeit, Position, Rauch usw.

3) Richten Sie auf Fahrzeugebene ein VSM ein, um das BSM zu überwachen.

Darüber hinaus sind Technologien wie Überstromschutz, Überspannungsschutz und Isolationswiderstandsüberwachung in den US-Patenten US20130179012, US20120105015 bzw. US20130049971A1 verkörpert.