Ne postoji apsolutno sigurna baterija na svijetu, postoje samo rizici koji nisu u potpunosti identificirani i spriječeni. Iskoristite u potpunosti koncept razvoja sigurnosti proizvoda orijentiran na ljude. Iako su preventivne mjere nedostatne, sigurnosni se rizici mogu kontrolirati.

Uzmimo za primjer nesreću modela koja se dogodila na autocesti u Seattleu 2013. godine. Između svakog baterijskog modula u baterijskom paketu postoji relativno neovisni prostor koji je izoliran vatrostalnom strukturom. Kada je automobil na dnu zaštitnog poklopca akumulatora proboden tvrdim predmetom (sila udarca doseže 25 t, a debljina dekomponirane donje ploče je oko 6.35 mm, a promjer rupe je 76.2 mm), modul baterije je termički izvan kontrole i požari. Istovremeno, njegov sustav upravljanja na tri razine može aktivirati sigurnosni mehanizam na vrijeme kako bi upozorio vozača da što prije napusti vozilo i u konačnici zaštitio vozača od ozljeda. Pojedinosti sigurnosnog dizajna korištenog u Teslinim električnim vozilima nisu jasni. Stoga smo provjerili povezane patente Teslinog sustava za pohranu električne energije na električnim vozilima, u kombinaciji s postojećim tehničkim informacijama, te izvršili preliminarno razumijevanje, nadajući se da drugi nisu u pravu. Nadamo se da možemo učiti iz njegovih pogrešaka i spriječiti ponavljanje pogrešaka. U isto vrijeme, možemo dati punu igru ​​duhu imitatora i postići apsorpciju i inovaciju.

TeslaRoadster baterija

Ovaj sportski automobil je Teslin prvi masovno proizveden čisto električni sportski automobil 2008., s globalnom ograničenom proizvodnjom od 2500. Baterija koju nosi ovaj model nalazi se u prtljažniku iza sjedala (kao što je prikazano na slici 1). Cijeli paket baterija težak je oko 450 kg, ima zapreminu od oko 300L, raspoloživu energiju od 53kWh i ukupni napon od 366V.

Baterija serije TeslaRoadster sastoji se od 11 modula (kao što je prikazano na slici 2). Unutar modula, 69 pojedinačnih ćelija spojeno je paralelno u ciglu (ili “ćelijsku ciglu”), nakon čega slijedi devet cigli povezanih u seriju kako bi se formirao modul A baterijski paket s ukupno 6831 pojedinačnim ćelijama. Modul je zamjenjiva jedinica. Ako je jedna od baterija pokvarena, mora se zamijeniti.

Modul koji sadrži bateriju može se zamijeniti; u isto vrijeme, neovisni modul može odvojiti jednu bateriju prema modulu. Trenutno je njegova pojedinačna ćelija važan izbor za japansku proizvodnju Sanyo 18650.

Prema riječima akademika Chen Liquana s Kineske akademije znanosti, rasprava o izboru kapaciteta jedne ćelije sustava za pohranu energije električnih vozila je rasprava o putu razvoja električnih vozila. Trenutačno, zbog ograničenja tehnologije upravljanja baterijama i drugih čimbenika, sustavi za pohranu energije električnih vozila u mojoj zemlji uglavnom koriste prizmatične baterije velikog kapaciteta. Međutim, slično kao kod Tesle, postoji nekoliko sustava za pohranu energije električnih vozila sastavljenih od pojedinačnih baterija malog kapaciteta, uključujući Hangzhou Technology. Profesor Li Gechen sa Sveučilišta za znanost i tehnologiju u Harbinu iznio je novi izraz “intrinzična sigurnost”, koji su prepoznali neki stručnjaci u industriji baterija. Ispunjena su dva uvjeta: jedan je baterija najmanjeg kapaciteta, ograničenje energije nije dovoljno da izazove ozbiljne posljedice, ako izgori ili eksplodira kada se koristi sama ili u skladištu; drugo, u baterijskom modulu, ako baterija s najmanjim kapacitetom izgori ili eksplodira, neće uzrokovati gorenje ili eksploziju drugih lanaca stanica. Uzimajući u obzir trenutnu razinu sigurnosti litijevih baterija, Hangzhou Technology također koristi cilindrične litijeve baterije malog kapaciteta i koristi modularne paralelne i serijske metode za sastavljanje baterija (pogledajte CN101369649). Uređaj za spajanje baterije i dijagram montaže prikazani su na slici 3.

Također postoji izbočina na glavi baterije (područje P8 na Sl. 5, što odgovara izbočini na desnoj strani Sl. 4). Ugradite dva baterijska modula za operacije slaganja i pražnjenja. Baterija ima ukupno 5,920 pojedinačnih ćelija.

8 područja (uključujući izbočine) u baterijskom paketu potpuno su izolirana jedno od drugog. Prije svega, izolacijska ploča povećava ukupnu strukturnu čvrstoću baterije, čineći cijelu strukturu baterijskog paketa jačom. Drugo, kada se baterija u jednom području zapali, može se učinkovito blokirati kako bi se spriječilo zapaljenje baterija u drugim područjima. Unutrašnjost brtve može se ispuniti materijalima visoke točke tališta i niske toplinske vodljivosti (kao što su staklena vlakna) ili vodom.

Akumulatorski modul (kao što je prikazano na slici 6) podijeljen je na 7 područja (m1-M7 područja na slici 6) unutarnjom stranom separatora u obliku slova s. Izolacijska ploča u obliku slova S osigurava kanale za hlađenje za module baterija i povezana je sa sustavom upravljanja toplinom baterije.

U usporedbi s baterijskim paketom Roadster, iako model baterije ima očite promjene u izgledu, strukturalni dizajn neovisnih pregrada za sprječavanje širenja toplinskog bijega se nastavlja.

Za razliku od baterije Roadstera, jedna baterija leži ravno u automobilu, a pojedinačne baterije modela modela su raspoređene okomito. Budući da je jedna baterija podvrgnuta sili stiskanja tijekom sudara, aksijalna sila je sklonija toplinskom naprezanju duž namota jezgre nego radijalna sila. Budući da je unutarnji kratki spoj izvan kontrole, teoretski, veća je vjerojatnost da će baterija sportskog automobila biti u bočnom sudaru nego u drugim smjerovima. Stres i toplinski bijeg su skloni pojavljivanju. Kada se baterija modela stisne i sudari na dnu, vjerojatnije je da će doći do toplinskog bijega.

sustav upravljanja baterijama na tri razine

Za razliku od većine proizvođača koji teže naprednijoj tehnologiji baterija, Tesla je odabrao zreliju litijsku bateriju 18650 umjesto veće kvadratne baterije sa svojim sustavom upravljanja baterijom na tri razine. Uz hijerarhijski dizajn upravljanja, tisućama baterija može se upravljati istovremeno. Okvir sustava upravljanja baterijama prikazan je na slici 7. Uzmimo Teslin sustav upravljanja baterijama na tri razine oadstera kao primjer:

1) Na razini modula postavite monitor baterije (BatteryMonitorboard, BMB) za praćenje napona jedne baterije u svakoj cigli u modulu (kao najmanjoj upravljačkoj jedinici), temperaturu svake cigle i izlazni napon cijeli modul.

2) Postavite BatterySystemMonitor (BSM) na razini baterije za praćenje radnog statusa baterije, uključujući struju, napon, temperaturu, vlažnost, položaj, dim itd.

3) Na razini vozila postavite VSM za praćenje BSM-a.

Osim toga, tehnologije kao što su zaštita od prekomjerne struje, zaštita od prenapona i praćenje izolacijskog otpora utjelovljene su u američkim patentima US20130179012, US20120105015, odnosno US20130049971A1.