Er is geen absoluut veilige batterij in de wereld, er zijn alleen risico’s die niet volledig worden geïdentificeerd en voorkomen. Maak optimaal gebruik van het mensgerichte ontwikkelingsconcept voor productveiligheid. Hoewel de preventieve maatregelen onvoldoende zijn, kunnen de veiligheidsrisico’s worden beheerst.

Neem als voorbeeld het modelongeval dat in 2013 op de snelweg van Seattle plaatsvond. Er is een relatief onafhankelijke ruimte tussen elke batterijmodule in het batterijpakket, die is geïsoleerd door een vuurvaste structuur. Wanneer de auto aan de onderkant van de batterijbeschermingsklep wordt doorboord door een hard voorwerp (de slagkracht bereikt 25 t en de dikte van het afgebroken bodempaneel is ongeveer 6.35 mm en de gatdiameter is 76.2 mm), is de batterijmodule thermisch onbeheersbaar en branden. Tegelijkertijd kan het beheersysteem op drie niveaus het veiligheidsmechanisme op tijd activeren om de bestuurder te waarschuwen het voertuig zo snel mogelijk te verlaten en de bestuurder uiteindelijk tegen letsel te beschermen. De details van het veiligheidsontwerp dat wordt gebruikt in de elektrische voertuigen van Tesla zijn onduidelijk. Daarom hebben we de gerelateerde patenten van Tesla’s elektrische energieopslagsysteem voor elektrische voertuigen gecontroleerd, gecombineerd met de bestaande technische informatie, en hebben we een voorlopige overeenstemming bereikt, in de hoop dat anderen het bij het verkeerde eind hebben. We hopen dat we van zijn fouten kunnen leren en herhaling van fouten kunnen voorkomen. Tegelijkertijd kunnen we volledig inspelen op de geest van copycats en absorptie en innovatie bereiken.

TeslaRoadster-batterijpakket

Deze sportwagen is Tesla’s eerste in massa geproduceerde puur elektrische sportwagen in 2008, met een wereldwijde gelimiteerde productie van 2500. Het batterijpakket dat door dit model wordt vervoerd, bevindt zich in de bagageruimte achter de stoel (zoals weergegeven in figuur 1). Het hele batterijpakket weegt ongeveer 450 kg, heeft een volume van ongeveer 300 liter, beschikbare energie van 53 kWh en een totale spanning van 366 V.

Het batterijpakket van de TeslaRoadster-serie bestaat uit 11 modules (zoals weergegeven in afbeelding 2). In de module zijn 69 afzonderlijke cellen parallel geschakeld om een ​​baksteen (of “celsteen”) te vormen, gevolgd door negen in serie geschakelde stenen om een ​​module te vormen Een batterijpakket met in totaal 6831 afzonderlijke cellen. De module is een vervangbare eenheid. Als een van de batterijen kapot is, moet deze worden vervangen.

De module met de batterij kan worden vervangen; tegelijkertijd kan de onafhankelijke module de enkele batterij scheiden volgens de module. Op dit moment is de enkele cel een belangrijke keuze voor de Sanyo 18650-productie in Japan.

In de woorden van academicus Chen Liquan van de Chinese Academie van Wetenschappen, is het debat over de keuze van de eencellige capaciteit van het energieopslagsysteem voor elektrische voertuigen een debat over het ontwikkelingspad van elektrische voertuigen. Vanwege de beperkingen van de technologie voor batterijbeheer en andere factoren, gebruiken de energieopslagsystemen voor elektrische voertuigen in mijn land momenteel voornamelijk prismatische batterijen met een grote capaciteit. Net als bij Tesla zijn er echter maar weinig energieopslagsystemen voor elektrische voertuigen die zijn samengesteld uit enkele batterijen met een kleine capaciteit, waaronder Hangzhou Technology. Professor Li Gechen van de Harbin University of Science and Technology bracht een nieuwe term “intrinsieke veiligheid” naar voren, die door sommige experts in de batterij-industrie is erkend. Er is aan twee voorwaarden voldaan: de ene is de batterij met de laagste capaciteit, de energielimiet is niet voldoende om ernstige gevolgen te hebben, als deze brandt of explodeert wanneer deze alleen of in opslag wordt gebruikt; ten tweede, in de batterijmodule, als een batterij met de laagste capaciteit brandt of explodeert, zal dit geen andere celketens veroorzaken om te verbranden of te exploderen. Rekening houdend met het huidige veiligheidsniveau van lithiumbatterijen, gebruikt Hangzhou Technology ook cilindrische lithiumbatterijen met een kleine capaciteit en gebruikt het modulaire parallelle en seriemethoden om batterijpakketten samen te stellen (raadpleeg CN101369649). Het batterij-aansluitapparaat en het montageschema worden getoond in figuur 3.

Er is ook een uitsteeksel op de kop van het batterijpakket (gebied P8 in figuur 5, overeenkomend met het uitsteeksel aan de rechterkant van figuur 4). Installeer twee batterijmodules voor stapelen en ontladen. Het batterijpakket heeft in totaal 5,920 enkele cellen.

De 8 gebieden (inclusief de uitsteeksels) in het batterijpakket zijn volledig van elkaar geïsoleerd. Allereerst verhoogt de isolatieplaat de algehele structurele sterkte van het batterijpakket, waardoor de hele batterijpakketstructuur sterker wordt. Ten tweede, wanneer een batterij in een gebied vlam vat, kan deze effectief worden geblokkeerd om te voorkomen dat batterijen in andere gebieden vlam vatten. De binnenkant van de pakking kan worden gevuld met materialen met een hoog smeltpunt en een lage thermische geleidbaarheid (zoals glasvezel) of water.

De batterijmodule (zoals weergegeven in afbeelding 6) is verdeeld in 7 gebieden (m1-M7 gebieden in afbeelding 6) door de binnenkant van de s-vormige scheider. De s-vormige isolatieplaat biedt koelkanalen voor de batterijmodules en is verbonden met het thermische managementsysteem van het batterijpakket.

Vergeleken met het Roadster-accupakket, hoewel het model-accupakket duidelijke veranderingen in uiterlijk heeft, gaat het structurele ontwerp van onafhankelijke scheidingswanden om de verspreiding van thermische runaway te voorkomen door.

Anders dan bij het Roadster-accupakket ligt de enkele accu plat in de auto en zijn de afzonderlijke accu’s van het Model Model-accupakket verticaal gerangschikt. Aangezien de enkele batterij tijdens een botsing wordt onderworpen aan knijpkracht, is de axiale kracht meer vatbaar voor thermische spanning langs de kernwikkeling dan de radiale kracht. Omdat de interne kortsluiting uit de hand loopt, is de kans groter dat het batterijpakket van de sportwagen bij een zijdelingse aanrijding terechtkomt dan in andere richtingen. Stress en thermische runaway zijn vatbaar voor optreden. Wanneer het batterijpakket van het model wordt samengeknepen en aan de onderkant botst, is de kans groter dat er thermische uitbarsting optreedt.

batterijbeheersysteem met drie niveaus

In tegenstelling tot de meeste fabrikanten die meer geavanceerde batterijtechnologie nastreven, koos Tesla voor een meer volwassen 18650 lithiumbatterij in plaats van een grotere vierkante batterij met zijn batterijbeheersysteem met drie niveaus. Met een hiërarchisch beheerontwerp kunnen duizenden batterijen tegelijkertijd worden beheerd. Het raamwerk van het batterijbeheersysteem wordt weergegeven in afbeelding 7. Neem als voorbeeld Tesla’s oadster batterijbeheersysteem met drie niveaus:

1) Stel op moduleniveau een batterijmonitor in (BatteryMonitorboard, BMB) om de spanning van de enkele batterij in elke steen in de module (als de kleinste beheereenheid), de temperatuur van elke steen en de uitgangsspanning van de hele module.

2) Stel BatterySystemMonitor (BSM) in op het niveau van het batterijpakket om de bedrijfsstatus van het batterijpakket te controleren, inclusief stroom, spanning, temperatuur, vochtigheid, positie, rook, enz.

3) Stel op voertuigniveau een VSM in om de BSM te bewaken.

Bovendien zijn technologieën zoals overstroombeveiliging, overspanningsbeveiliging en bewaking van isolatieweerstand belichaamd in respectievelijk de Amerikaanse octrooien US20130179012, US20120105015 en US20130049971A1.