هیچ باتری کاملاً ایمن در جهان وجود ندارد، فقط خطراتی وجود دارد که به طور کامل شناسایی و پیشگیری نشده است. از مفهوم توسعه ایمنی محصول مردم گرا به طور کامل استفاده کنید. اگرچه اقدامات پیشگیرانه کافی نیست، خطرات ایمنی را می توان کنترل کرد.

تصادف مدلی را که در سال 2013 در بزرگراه سیاتل رخ داد به عنوان مثال در نظر بگیرید. یک فضای نسبتاً مستقل بین هر ماژول باتری در بسته باتری وجود دارد که توسط یک ساختار نسوز جدا شده است. هنگامی که خودرو در پایین پوشش محافظ باتری توسط یک جسم سخت سوراخ می شود (نیروی ضربه به 25 تن می رسد و ضخامت پانل پایینی تجزیه شده حدود 6.35 میلی متر و قطر سوراخ 76.2 میلی متر است)، ماژول باتری از نظر حرارتی قرار می گیرد. خارج از کنترل و آتش سوزی در عین حال، سیستم مدیریت سه سطحی آن می تواند مکانیسم ایمنی را به موقع فعال کند تا به راننده هشدار دهد تا در اسرع وقت خودرو را ترک کند و در نهایت از راننده در برابر آسیب محافظت کند. جزئیات طراحی ایمنی مورد استفاده در خودروهای الکتریکی تسلا نامشخص است. بنابراین، ما پتنت‌های مربوط به سیستم ذخیره انرژی الکتریکی خودروهای الکتریکی تسلا را با اطلاعات فنی موجود بررسی کرده‌ایم و درک اولیه انجام داده‌ایم، امیدواریم که دیگران در اشتباه باشند. امیدواریم بتوانیم از اشتباهات آن درس بگیریم و از تکرار اشتباهات جلوگیری کنیم. در عین حال می‌توانیم به روحیه کپی‌برداری‌ها بازی کامل بدهیم و به جذب و نوآوری برسیم.

بسته باتری TeslaRoadster

این خودروی اسپرت اولین خودروی اسپرت برقی خالص تسلا است که در سال 2008 تولید انبوه شد، با تولید محدود جهانی 2500 دستگاه. بسته باتری حمل شده توسط این مدل در محفظه بار پشت صندلی قرار دارد (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است). وزن کل بسته باتری حدود 450 کیلوگرم، حجمی در حدود 300 لیتر، انرژی موجود 53 کیلووات ساعت و ولتاژ کلی 366 ولت است.

بسته باتری سری TeslaRoadster از 11 ماژول تشکیل شده است (همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است). در داخل ماژول، 69 سلول مجزا به صورت موازی به هم متصل شده اند تا یک آجر (یا “آجر سلولی”) را تشکیل دهند، و به دنبال آن 6831 آجر به صورت متوالی به هم متصل شده اند تا یک بسته باتری ماژول A را با مجموع XNUMX سلول جداگانه تشکیل دهند. ماژول یک واحد قابل تعویض است. اگر یکی از باتری ها خراب شد، باید تعویض شود.

ماژول حاوی باتری قابل تعویض است. در عین حال، ماژول مستقل می تواند باتری واحد را مطابق با ماژول جدا کند. در حال حاضر، تک سلولی آن یک انتخاب مهم برای تولید سانیو 18650 ژاپن است.

به گفته آکادمیسین چن لیکوان از آکادمی علوم چین، بحث در مورد انتخاب ظرفیت تک سلولی سیستم ذخیره انرژی خودروهای الکتریکی بحثی در مورد مسیر توسعه وسایل نقلیه الکتریکی است. در حال حاضر، به دلیل محدودیت‌های فناوری مدیریت باتری و سایر عوامل، سیستم‌های ذخیره انرژی خودروهای برقی کشور من بیشتر از باتری‌های منشوری با ظرفیت بالا استفاده می‌کنند. با این حال، مشابه تسلا، تعداد کمی از سیستم‌های ذخیره انرژی خودروهای الکتریکی که از باتری‌های تک ظرفیتی کوچک مونتاژ شده‌اند، از جمله فناوری Hangzhou وجود دارد. پروفسور لی گچن از دانشگاه علم و صنعت هاربین اصطلاح جدیدی را “ایمنی ذاتی” مطرح کرد که توسط برخی از کارشناسان صنعت باتری به رسمیت شناخته شده است. دو شرط برآورده می شود: یکی کم ظرفیت ترین باتری است، محدودیت انرژی برای ایجاد عواقب جدی کافی نیست، اگر به تنهایی یا در انبار استفاده شود بسوزد یا منفجر شود. دوم، در ماژول باتری، اگر باتری با کمترین ظرفیت بسوزد یا منفجر شود، باعث سوختن یا منفجر شدن سایر زنجیره های سلولی نمی شود. با در نظر گرفتن سطح ایمنی فعلی باتری‌های لیتیومی، فناوری Hangzhou همچنین از باتری‌های لیتیومی استوانه‌ای با ظرفیت کم استفاده می‌کند و از روش‌های موازی و سری مدولار برای مونتاژ بسته‌های باتری استفاده می‌کند (لطفاً به CN101369649 مراجعه کنید). دستگاه اتصال باتری و نمودار مونتاژ در شکل 3 نشان داده شده است.

همچنین یک برآمدگی روی سر بسته باتری وجود دارد (ناحیه P8 در شکل 5، مربوط به برآمدگی سمت راست شکل 4). دو ماژول باتری را برای عملیات انباشتگی و تخلیه نصب کنید. بسته باتری در مجموع دارای 5,920 سلول تک است.

8 ناحیه (از جمله برآمدگی ها) در بسته باتری کاملاً از یکدیگر جدا شده اند. اول از همه، صفحه ایزوله استحکام ساختاری کلی بسته باتری را افزایش می دهد و کل ساختار بسته باتری را قوی تر می کند. دوم، زمانی که یک باتری در یک منطقه آتش می گیرد، می توان آن را به طور موثر مسدود کرد تا از آتش گرفتن باتری های مناطق دیگر جلوگیری شود. داخل واشر را می توان با موادی با نقطه ذوب بالا و هدایت حرارتی کم (مانند الیاف شیشه) یا آب پر کرد.

ماژول باتری (همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است) توسط قسمت داخلی جداکننده s به 7 ناحیه (مناطق m1-M7 در شکل 6) تقسیم شده است. صفحه ایزوله s شکل کانال های خنک کننده ماژول های باتری را فراهم می کند و به سیستم مدیریت حرارتی بسته باتری متصل می شود.

در مقایسه با بسته باتری رودستر، اگرچه بسته باتری مدل تغییرات ظاهری آشکاری دارد، طراحی ساختاری پارتیشن‌های مستقل برای جلوگیری از گسترش فرار حرارتی ادامه دارد.

متفاوت از بسته باتری رودستر، باتری تکی در خودرو قرار دارد و باتری‌های جداگانه بسته باتری مدل مدل به صورت عمودی چیده شده‌اند. از آنجایی که باتری منفرد در حین برخورد در معرض نیروی فشردن قرار می گیرد، نیروی محوری بیشتر در معرض تنش حرارتی در طول سیم پیچ هسته است تا نیروی شعاعی. از آنجایی که اتصال کوتاه داخلی از کنترل خارج شده است، از نظر تئوری، بسته باتری خودروی اسپورت احتمال بیشتری نسبت به سایر جهات دارد. استرس و فرار حرارتی مستعد وقوع هستند. هنگامی که بسته باتری مدل فشرده می شود و در پایین با هم برخورد می کند، احتمال وقوع فرار حرارتی بیشتر است.

سیستم مدیریت باتری سه سطحی

برخلاف بسیاری از سازندگانی که به دنبال فناوری باتری پیشرفته‌تر هستند، تسلا یک باتری لیتیومی بالغ‌تر 18650 را به جای باتری مربعی بزرگ‌تر با سیستم مدیریت باتری سه سطحی خود انتخاب کرد. با طراحی مدیریت سلسله مراتبی، هزاران باتری را می توان همزمان مدیریت کرد. چارچوب سیستم مدیریت باتری در شکل 7 نشان داده شده است. سیستم مدیریت باتری سه سطحی تسلا را به عنوان مثال در نظر بگیرید:

1) در سطح ماژول، یک مانیتور باتری (BatteryMonitorboard، BMB) را برای نظارت بر ولتاژ باتری تکی در هر آجر در ماژول (به عنوان کوچکترین واحد مدیریت)، دمای هر آجر و ولتاژ خروجی تنظیم کنید. کل ماژول

2) BatterySystemMonitor (BSM) را در سطح بسته باتری برای نظارت بر وضعیت عملکرد بسته باتری، از جمله جریان، ولتاژ، دما، رطوبت، موقعیت، دود و غیره تنظیم کنید.

3) در سطح خودرو، یک VSM برای نظارت بر BSM راه اندازی کنید.

علاوه بر این، فناوری‌هایی مانند حفاظت در برابر جریان اضافه، حفاظت از اضافه ولتاژ و نظارت بر مقاومت عایق به ترتیب در پتنت‌های US20130179012، US20120105015 و US20130049971A1 گنجانده شده‌اند.