テスラの純粋な電気自動車用リチウム電池システムの技術的最適化について話し合う

世界には絶対に安全なバッテリーはありません。完全に特定および防止されていないリスクのみがあります。人間志向の製品安全開発コンセプトを駆使してください。予防策は不十分ですが、安全上のリスクを抑えることができます。

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2013年にシアトルの高速道路で発生したモデル事故を例にとってみましょう。バッテリーパック内の各バッテリーモジュール間には比較的独立したスペースがあり、耐火構造によって隔離されています。バッテリー保護カバー下部の車に硬いものを突き刺すと（衝撃力が25tに達し、分解したボトムパネルの厚さが約6.35mm、穴径が76.2mm）、バッテリーモジュールは熱的になります制御不能と火災。同時に、そのXNUMXレベルの管理システムは、安全メカニズムを時間内にアクティブにして、ドライバーにできるだけ早く車両を離れるように警告し、最終的にドライバーを怪我から保護することができます。テスラの電気自動車で使用されている安全設計の詳細は不明です。そのため、テスラの電気自動車用電気エネルギー貯蔵システムの関連特許を既存の技術情報と組み合わせて確認し、他の人が間違っていることを期待して予備的な理解を行いました。私たちはその過ちから学び、過ちの繰り返しを防ぐことができることを願っています。同時に、模倣者の精神を十分に発揮し、吸収と革新を実現することができます。

TeslaRoadsterバッテリーパック

このスポーツカーは、2008年にテスラで初めて量産された純粋な電気スポーツカーであり、世界で2500台の限定生産があります。このモデルが搭載するバッテリーパックは、シートの後ろの荷物室にあります（図1を参照）。バッテリーパック全体の重量は約450kg、容量は約300L、利用可能なエネルギーは53kWh、総電圧は366Vです。

TeslaRoadsterシリーズのバッテリーパックは、11個のモジュールで構成されています（図2を参照）。モジュール内では、69個の個別のセルが並列に接続されてブリック（または「セルブリック」）を形成し、続いて6831個のブリックが直列に接続されて合計XNUMX個の個別のセルを備えたモジュールAバッテリーパックを形成します。モジュールは交換可能なユニットです。電池のXNUMXつが壊れている場合は、交換する必要があります。

バッテリーを含むモジュールは交換できます。同時に、独立したモジュールは、モジュールに応じて単一のバッテリーを分離することができます。現在、その単一セルは日本のSanyo18650生産にとって重要な選択です。

中国科学院の学者ChenLiquanの言葉を借りれば、電気自動車のエネルギー貯蔵システムの単一セル容量の選択に関する議論は、電気自動車の開発パスに関する議論です。現在、私の国の電気自動車のエネルギー貯蔵システムは、バッテリー管理技術の制限やその他の要因により、大容量のプリズムバッテリーを主に使用しています。ただし、テスラと同様に、杭州テクノロジーを含め、小容量の単一バッテリーから組み立てられた電気自動車のエネルギー貯蔵システムはほとんどありません。ハルビン科学技術大学のLiGechen教授は、電池業界の一部の専門家によって認識されている新しい用語「本質安全防爆」を提唱しました。 101369649つの条件が満たされています。3つは最小容量のバッテリーであり、単独または保管時に使用したときに燃焼または爆発した場合、エネルギー制限は深刻な結果を引き起こすのに十分ではありません。第二に、バッテリーモジュールでは、容量が最も少ないバッテリーが燃焼または爆発した場合、他のセルチェーンが燃焼または爆発することはありません。リチウム電池の現在の安全性を考慮して、杭州テクノロジーは小容量の円筒形リチウム電池も使用し、モジュール式の並列および直列方式を使用して電池パックを組み立てます（CNXNUMXを参照）。バッテリー接続装置と組み立て図を図XNUMXに示します。

バッテリーパックのヘッドにも突起があります（図8の右側の突起に対応する図5の領域P4）。スタッキングおよび放電操作用に5,920つのバッテリーモジュールを取り付けます。バッテリーパックには、合計XNUMX個のシングルセルがあります。

バッテリーパックの8つの領域（突起を含む）は、互いに完全に分離されています。まず、アイソレーションプレートはバッテリーパックの全体的な構造強度を高め、バッテリーパック全体の構造を強化します。第二に、ある地域のバッテリーが発火した場合、他の地域のバッテリーが発火するのを防ぐために効果的にブロックすることができます。ガスケットの内側には、融点が高く熱伝導率が低い材料（ガラス繊維など）や水を充填することができます。

バッテリーモジュール（図6に示す）は、S字型セパレーターの内側によって7つの領域（図1のm7-M6領域）に分割されています。 S字型の絶縁プレートは、バッテリーモジュールに冷却チャネルを提供し、バッテリーパックの熱管理システムに接続されます。

ロードスターのバッテリーパックと比較すると、モデルのバッテリーパックの外観は明らかに変化していますが、熱暴走の拡大を防ぐための独立したパーティションの構造設計が続いています。

ロードスターのバッテリーパックとは異なり、単一のバッテリーは車の中で平らに置かれ、モデルモデルのバッテリーパックの個々のバッテリーは垂直に配置されます。単一のバッテリーは衝突時に圧搾力を受けるため、軸方向の力は半径方向の力よりもコア巻線に沿って熱応力を受けやすくなります。内部短絡が制御不能であるため、理論的には、スポーツカーのバッテリーパックは他の方向よりも側面衝突する可能性が高くなります。ストレスや熱暴走が発生しやすいです。モデルのバッテリーパックを絞って底部で衝突させると、熱暴走が発生しやすくなります。
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XNUMXレベルのバッテリー管理システム
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より高度なバッテリー技術を追求しているほとんどのメーカーとは異なり、テスラは、18650レベルのバッテリー管理システムを備えたより大きな正方形のバッテリーではなく、より成熟した7リチウムバッテリーを選択しました。階層的な管理設計により、数千のバッテリーを同時に管理できます。バッテリー管理システムのフレームワークを図XNUMXに示します。例として、TeslaのoadsterXNUMXレベルバッテリー管理システムを取り上げます。