No existe una batería absolutamente segura en el mundo, solo existen riesgos que no están completamente identificados y prevenidos. Aproveche al máximo el concepto de desarrollo de seguridad de productos orientado a las personas. Aunque las medidas preventivas son insuficientes, los riesgos de seguridad pueden controlarse.

Tomemos como ejemplo el modelo de accidente que ocurrió en la autopista de Seattle en 2013. Hay un espacio relativamente independiente entre cada módulo de batería en el paquete de batería, que está aislado por una estructura ignífuga. Cuando el automóvil en la parte inferior de la cubierta de protección de la batería es perforado por un objeto duro (la fuerza de impacto alcanza las 25 ty el grosor del panel inferior descompuesto es de aproximadamente 6.35 mm y el diámetro del orificio es de 76.2 mm), el módulo de la batería está térmicamente fuera de control e incendios. Al mismo tiempo, su sistema de gestión de tres niveles puede activar el mecanismo de seguridad a tiempo para advertir al conductor que abandone el vehículo lo antes posible y, en última instancia, proteger al conductor de lesiones. Los detalles del diseño de seguridad utilizado en los vehículos eléctricos de Tesla no están claros. Por lo tanto, hemos verificado las patentes relacionadas del sistema de almacenamiento de energía eléctrica del vehículo eléctrico de Tesla, combinado con la información técnica existente, y hemos realizado una comprensión preliminar, esperando que otros estén equivocados. Esperamos aprender de sus errores y evitar que se repitan. Al mismo tiempo, podemos dar rienda suelta al espíritu de los imitadores y lograr la absorción y la innovación.

Paquete de baterías TeslaRoadster

Este auto deportivo es el primer auto deportivo eléctrico puro producido en serie por Tesla en 2008, con una producción global limitada de 2500. La batería que lleva este modelo está ubicada en el maletero detrás del asiento (como se muestra en la Figura 1). El paquete de baterías completo pesa alrededor de 450 kg, tiene un volumen de alrededor de 300 L, energía disponible de 53 kWh y un voltaje total de 366 V.

El paquete de baterías de la serie TeslaRoadster consta de 11 módulos (como se muestra en la Figura 2). Dentro del módulo, 69 celdas individuales están conectadas en paralelo para formar un ladrillo (o “ladrillo de celda”), seguidas de nueve ladrillos conectados en serie para formar un módulo Un paquete de baterías con un total de 6831 celdas individuales. El módulo es una unidad reemplazable. Si una de las baterías está rota, debe reemplazarse.

El módulo que contiene la batería se puede reemplazar; al mismo tiempo, el módulo independiente puede separar la batería individual según el módulo. En la actualidad, su celda única es una opción importante para la producción japonesa Sanyo 18650.

En palabras del académico Chen Liquan de la Academia de Ciencias de China, el debate sobre la elección de la capacidad de una sola celda del sistema de almacenamiento de energía del vehículo eléctrico es un debate sobre el camino de desarrollo de los vehículos eléctricos. En la actualidad, debido a las limitaciones de la tecnología de gestión de baterías y otros factores, los sistemas de almacenamiento de energía de los vehículos eléctricos de mi país utilizan principalmente baterías prismáticas de gran capacidad. Sin embargo, al igual que Tesla, hay pocos sistemas de almacenamiento de energía de vehículos eléctricos ensamblados a partir de baterías individuales de pequeña capacidad, incluida la tecnología Hangzhou. El profesor Li Gechen de la Universidad de Ciencia y Tecnología de Harbin propuso un nuevo término “seguridad intrínseca”, que ha sido reconocido por algunos expertos en la industria de las baterías. Se cumplen dos condiciones: una es la batería de menor capacidad, el límite de energía no es suficiente para causar consecuencias graves, si se quema o explota cuando se usa sola o almacenada; segundo, en el módulo de la batería, si una batería con la capacidad más baja se quema o explota, no hará que otras cadenas de celdas se quemen o exploten. Teniendo en cuenta el nivel actual de seguridad de las baterías de litio, Hangzhou Technology también utiliza baterías de litio cilíndricas de pequeña capacidad y utiliza métodos modulares en paralelo y en serie para ensamblar paquetes de baterías (consulte CN101369649). El dispositivo de conexión de la batería y el diagrama de montaje se muestran en la Figura 3.

También hay una protuberancia en la cabeza del paquete de batería (área P8 en la figura 5, correspondiente a la protuberancia en el lado derecho de la figura 4). Instale dos módulos de batería para operaciones de apilado y descarga. El paquete de baterías tiene un total de 5,920 celdas individuales.

Las 8 áreas (incluidas las protuberancias) del paquete de baterías están completamente aisladas entre sí. En primer lugar, la placa de aislamiento aumenta la resistencia estructural general del paquete de baterías, lo que hace que toda la estructura del paquete de baterías sea más fuerte. En segundo lugar, cuando una batería en un área se incendia, se puede bloquear de manera efectiva para evitar que las baterías en otras áreas se incendien. El interior de la junta se puede llenar con materiales con un alto punto de fusión y baja conductividad térmica (como fibra de vidrio) o agua.

El módulo de la batería (como se muestra en la Figura 6) está dividido en 7 áreas (áreas m1-M7 en la Figura 6) por el interior del separador en forma de s. La placa de aislamiento en forma de S proporciona canales de enfriamiento para los módulos de batería y está conectada al sistema de gestión térmica del paquete de baterías.

En comparación con el paquete de baterías Roadster, aunque el paquete de baterías modelo tiene cambios obvios en la apariencia, el diseño estructural de particiones independientes para evitar la propagación de fugas térmicas continúa.

A diferencia del paquete de baterías Roadster, la batería individual se encuentra descargada en el automóvil y las baterías individuales del paquete de baterías Model Model están dispuestas verticalmente. Dado que la única batería está sujeta a una fuerza de compresión durante una colisión, la fuerza axial es más propensa a la tensión térmica a lo largo del devanado del núcleo que la fuerza radial. Debido a que el cortocircuito interno está fuera de control, en teoría, es más probable que la batería del automóvil deportivo sufra una colisión lateral que en otras direcciones. Es probable que se produzcan estrés y fugas térmicas. Cuando la batería del modelo se aprieta y choca en la parte inferior, es más probable que se produzca una fuga térmica.

sistema de gestión de batería de tres niveles

A diferencia de la mayoría de los fabricantes que buscan una tecnología de batería más avanzada, Tesla eligió una batería de litio 18650 más madura en lugar de una batería cuadrada más grande con su sistema de gestión de batería de tres niveles. Con un diseño de gestión jerárquica, se pueden gestionar miles de baterías al mismo tiempo. El marco del sistema de gestión de la batería se muestra en la Figura 7. Tome el sistema de gestión de la batería de tres niveles oadster de Tesla como ejemplo:

1) En el nivel del módulo, configure un monitor de batería (BatteryMonitorboard, BMB) para controlar el voltaje de la batería individual en cada bloque del módulo (como la unidad de gestión más pequeña), la temperatura de cada bloque y el voltaje de salida de todo el módulo.

2) Configure BatterySystemMonitor (BSM) al nivel del paquete de baterías para monitorear el estado de funcionamiento del paquete de baterías, incluyendo corriente, voltaje, temperatura, humedad, posición, humo, etc.

3) A nivel del vehículo, configure un VSM para monitorear el BSM.

Además, tecnologías como la protección contra sobrecorriente, la protección contra sobretensión y la supervisión de la resistencia del aislamiento están incorporadas en las patentes estadounidenses US20130179012, US20120105015 y US20130049971A1, respectivamente.