Non esiste una batteria assolutamente sicura al mondo, esistono solo rischi che non sono completamente identificati e prevenuti. Sfruttate appieno il concetto di sviluppo della sicurezza del prodotto orientato alle persone. Sebbene le misure preventive siano insufficienti, i rischi per la sicurezza possono essere controllati.

Take the model accident that occurred on the Seattle highway in 2013 as an example. There is a relatively independent space between each battery module in the battery pack, which is isolated by a fireproof structure. When the car at the bottom of the battery protection cover is pierced by a hard object (the impact force reaches 25 t and the thickness of the decomposed bottom panel is about 6.35 mm and the hole diameter is 76.2 mm), the battery module is thermally out of control and fires. At the same time, its three-level management system can Activate the safety mechanism in time to warn the driver to leave the vehicle as soon as possible, and ultimately protect the driver from injury. The details of the safety design used in Tesla’s electric vehicles are unclear. Therefore, we have checked the related patents of Tesla’s electric vehicle electric energy storage system, combined with the existing technical information, and conducted a preliminary understanding, hoping that others are wrong. We hope that we can learn from its mistakes and prevent the repetition of mistakes. At the same time, we can give full play to the spirit of copycats and achieve absorption and innovation.

Pacco batteria TeslaRoadster

Questa vettura sportiva è la prima vettura sportiva esclusivamente elettrica prodotta in serie da Tesla nel 2008, con una produzione globale limitata di 2500 esemplari. Il pacco batteria trasportato da questo modello si trova nel vano bagagli dietro il sedile (come mostrato nella Figura 1). L’intero pacco batteria pesa circa 450kg, ha un volume di circa 300L, energia disponibile di 53kWh e una tensione totale di 366V.

The TeslaRoadster series battery pack consists of 11 modules (as shown in Figure 2). Inside the module, 69 individual cells are connected in parallel to form a brick (or “cell brick”), followed by nine bricks connected in series to form a module A battery pack with a total of 6831 individual cells. The module is a replaceable unit. If one of the batteries is broken, it must be replaced.

Il modulo contenente la batteria è sostituibile; allo stesso tempo, il modulo indipendente può separare la singola batteria in base al modulo. Al momento, la sua singola cella è una scelta importante per la produzione giapponese del Sanyo 18650.

Nelle parole dell’accademico Chen Liquan dell’Accademia cinese delle scienze, il dibattito sulla scelta della capacità della singola cella del sistema di accumulo dell’energia dei veicoli elettrici è un dibattito sul percorso di sviluppo dei veicoli elettrici. Attualmente, a causa dei limiti della tecnologia di gestione della batteria e di altri fattori, i sistemi di accumulo dell’energia dei veicoli elettrici del mio paese utilizzano principalmente batterie prismatiche di grande capacità. Tuttavia, come per Tesla, ci sono pochi sistemi di accumulo di energia per veicoli elettrici assemblati da batterie singole di piccola capacità, inclusa la tecnologia Hangzhou. Il professor Li Gechen della Harbin University of Science and Technology ha proposto un nuovo termine “sicurezza intrinseca”, che è stato riconosciuto da alcuni esperti nel settore delle batterie. Sono soddisfatte due condizioni: una è la batteria di capacità più bassa, il limite di energia non è sufficiente per causare gravi conseguenze, se brucia o esplode se usata da sola o in deposito; in secondo luogo, nel modulo batteria, se una batteria con la capacità più bassa brucia o esplode, non causerà la combustione o l’esplosione di altre catene di celle. Tenendo conto dell’attuale livello di sicurezza delle batterie al litio, la tecnologia Hangzhou utilizza anche batterie al litio cilindriche di piccola capacità e utilizza metodi modulari paralleli e in serie per assemblare i pacchi batteria (fare riferimento a CN101369649). Il dispositivo di connessione della batteria e lo schema di montaggio sono mostrati in Figura 3.

Vi è anche una sporgenza sulla testa del pacco batterie (area P8 in FIG. 5, corrispondente alla sporgenza sul lato destro di FIG. 4). Installare due moduli batteria per le operazioni di impilamento e scaricamento. Il pacco batteria ha un totale di 5,920 celle singole.

The 8 areas (including the protrusions) in the battery pack are completely isolated from each other. First of all, the isolation plate increases the overall structural strength of the battery pack, making the entire battery pack structure stronger. Second, when a battery in one area catches fire, it can be effectively blocked to prevent batteries in other areas from catching fire. The inside of the gasket can be filled with materials with high melting point and low thermal conductivity (such as glass fiber) or water.

Il modulo batteria (come mostrato in Figura 6) è diviso in 7 aree (aree m1-M7 in Figura 6) dall’interno del separatore a forma di S. La piastra di isolamento a forma di S fornisce canali di raffreddamento per i moduli batteria ed è collegata al sistema di gestione termica del pacco batteria.

Compared with the Roadster battery pack, although the model battery pack has obvious changes in appearance, the structural design of independent partitions to prevent the spread of thermal runaway continues.

Different from the Roadster battery pack, the single battery lies flat in the car, and the individual batteries of the Model Model battery pack are arranged vertically. Since the single battery is subjected to squeezing force during a collision, the axial force is more prone to thermal stress along the core winding than the radial force. Because the internal short circuit is out of control, theoretically, the sports car battery pack is more likely to be in a side collision than in other directions. Stress and thermal runaway are prone to occur. When the model battery pack is squeezed and collided at the bottom, thermal runaway is more likely to occur.

sistema di gestione della batteria a tre livelli

A differenza della maggior parte dei produttori che perseguono una tecnologia delle batterie più avanzata, Tesla ha scelto una batteria al litio 18650 più matura invece di una batteria quadrata più grande con il suo sistema di gestione della batteria a tre livelli. Con la progettazione gerarchica della gestione, è possibile gestire migliaia di batterie contemporaneamente. La struttura del sistema di gestione della batteria è mostrata nella Figura 7. Prendi come esempio il sistema di gestione della batteria a tre livelli di Tesla:

1) A livello di modulo, impostare un monitor batteria (BatteryMonitorboard, BMB) per monitorare la tensione della singola batteria in ogni brick del modulo (come l’unità di gestione più piccola), la temperatura di ogni brick e la tensione di uscita di l’intero modulo.

2) Configurare BatterySystemMonitor (BSM) a livello del pacco batteria per monitorare lo stato operativo del pacco batteria, inclusi corrente, tensione, temperatura, umidità, posizione, fumo, ecc.

3) A livello del veicolo, impostare un VSM per monitorare il BSM.

Inoltre, tecnologie come protezione da sovracorrente, protezione da sovratensione e monitoraggio della resistenza di isolamento sono incorporate rispettivamente nei brevetti USA US20130179012, US20120105015 e US20130049971A1.