Det er ikke noe helt trygt batteri i verden, det er bare risikoer som ikke er fullstendig identifisert og forhindret. Utnytt det menneskeorienterte produktsikkerhetsutviklingskonseptet fullt ut. Selv om de forebyggende tiltakene er utilstrekkelige, kan sikkerhetsrisikoen kontrolleres.

Ta modellulykken som skjedde på motorveien i Seattle i 2013 som et eksempel. Det er et relativt uavhengig mellomrom mellom hver batterimodul i batteripakken, som er isolert av en brannsikker struktur. Når bilen i bunnen av batteribeskyttelsesdekselet er gjennomboret av en hard gjenstand (støtkraften når 25 t og tykkelsen på det dekomponerte bunnpanelet er ca. 6.35 mm og hulldiameteren er 76.2 mm), er batterimodulen termisk ute av kontroll og branner. Samtidig kan dets tre-nivå styringssystem aktivere sikkerhetsmekanismen i tide for å advare sjåføren om å forlate kjøretøyet så snart som mulig, og til slutt beskytte sjåføren mot skade. Detaljene i sikkerhetsdesignet som brukes i Teslas elektriske kjøretøy er uklare. Derfor har vi sjekket de relaterte patentene til Teslas elektriske energilagringssystem for elektriske kjøretøy, kombinert med den eksisterende tekniske informasjonen, og gjennomført en foreløpig forståelse, i håp om at andre tar feil. Vi håper at vi kan lære av dens feil og forhindre gjentakelse av feil. Samtidig kan vi gi full spill til copycats-ånden og oppnå absorpsjon og innovasjon.

TeslaRoadster batteripakke

Denne sportsbilen er Teslas første masseproduserte rene elektriske sportsbil i 2008, med en global begrenset produksjon på 2500. Batteripakken som denne modellen bærer er plassert i bagasjerommet bak setet (som vist i figur 1). Hele batteripakken veier ca 450kg, har et volum på ca 300L, tilgjengelig energi på 53kWh, og en total spenning på 366V.

TeslaRoadster-seriens batteripakke består av 11 moduler (som vist i figur 2). Inne i modulen er 69 individuelle celler koblet parallelt for å danne en murstein (eller “cellestein”), etterfulgt av ni klosser koblet i serie for å danne en modul A-batteripakke med totalt 6831 individuelle celler. Modulen er en utskiftbar enhet. Hvis ett av batteriene er ødelagt, må det skiftes.

Modulen som inneholder batteriet kan byttes ut; samtidig kan den uavhengige modulen skille enkeltbatteriet i henhold til modulen. For øyeblikket er enkeltcellen et viktig valg for Japans Sanyo 18650-produksjon.

Med ordene til akademiker Chen Liquan fra det kinesiske vitenskapsakademiet, er debatten om valg av enkeltcellekapasiteten til energilagringssystemet for elektriske kjøretøy en debatt om utviklingsveien til elektriske kjøretøy. For tiden, på grunn av begrensningene til batteristyringsteknologi og andre faktorer, bruker mitt lands energilagringssystemer for elektriske kjøretøy stort sett prismatiske batterier med stor kapasitet. I likhet med Tesla er det imidlertid få energilagringssystemer for elektriske kjøretøy satt sammen av enkeltbatterier med liten kapasitet, inkludert Hangzhou-teknologi. Professor Li Gechen ved Harbin University of Science and Technology la frem et nytt begrep “egensikkerhet”, som har blitt anerkjent av noen eksperter i batteriindustrien. To betingelser er oppfylt: det ene er batteriet med lavest kapasitet, energigrensen er ikke nok til å forårsake alvorlige konsekvenser, hvis det brenner eller eksploderer når det brukes alene eller i lagring; for det andre, i batterimodulen, hvis et batteri med den laveste kapasiteten brenner eller eksploderer, vil ikke andre cellekjeder brenne eller eksplodere. Med tanke på det nåværende sikkerhetsnivået til litiumbatterier, bruker Hangzhou Technology også sylindriske litiumbatterier med liten kapasitet, og bruker modulære parallell- og seriemetoder for å sette sammen batteripakker (se CN101369649). Batteritilkoblingsenheten og monteringsskjemaet er vist i figur 3.

Det er også et fremspring på hodet til batteripakken (område P8 i fig. 5, tilsvarende fremspringet på høyre side av fig. 4). Installer to batterimoduler for stabling og utlading. Batteripakken har totalt 5,920 enkeltceller.

De 8 områdene (inkludert fremspringene) i batteripakken er fullstendig isolert fra hverandre. Først av alt øker isolasjonsplaten den generelle strukturelle styrken til batteripakken, noe som gjør hele batteripakkens struktur sterkere. For det andre, når et batteri i ett område tar fyr, kan det effektivt blokkeres for å forhindre at batterier i andre områder tar fyr. Innsiden av pakningen kan fylles med materialer med høyt smeltepunkt og lav varmeledningsevne (som glassfiber) eller vann.

Batterimodulen (som vist i figur 6) er delt inn i 7 områder (m1-M7 områder i figur 6) ved innsiden av den s-formede separatoren. Den s-formede isolasjonsplaten gir kjølekanaler for batterimodulene og er koblet til det termiske styringssystemet til batteripakken.

Sammenlignet med Roadster-batteripakken, selv om modellbatteripakken har åpenbare endringer i utseende, fortsetter den strukturelle utformingen av uavhengige skillevegger for å forhindre spredning av termisk løping.

Til forskjell fra Roadster-batteripakken, ligger enkeltbatteriet flatt i bilen, og de individuelle batteriene til modellmodellbatteripakken er plassert vertikalt. Siden enkeltbatteriet utsettes for klemkraft under en kollisjon, er den aksiale kraften mer utsatt for termisk spenning langs kjerneviklingen enn den radielle kraften. Fordi den interne kortslutningen er ute av kontroll, er det teoretisk mer sannsynlig at sportsbilbatteripakken er i en sidekollisjon enn i andre retninger. Stress og termisk løping er tilbøyelige til å oppstå. Når modellbatteripakken blir klemt sammen og kollidert i bunnen, er det mer sannsynlig at det oppstår termisk løping.

tre-nivå batteristyringssystem

I motsetning til de fleste produsenter som forfølger mer avansert batteriteknologi, valgte Tesla et mer modent 18650 litiumbatteri i stedet for et større firkantet batteri med sitt tre-nivå batteristyringssystem. Med hierarkisk administrasjonsdesign kan tusenvis av batterier administreres samtidig. Rammeverket til batteristyringssystemet er vist i figur 7. Ta Teslas oadster tre-nivå batteristyringssystem som et eksempel:

1) På modulnivå, sett opp en batterimonitor (BatteryMonitorboard, BMB) for å overvåke spenningen til enkeltbatteriet i hver kloss i modulen (som den minste styringsenheten), temperaturen til hver kloss og utgangsspenningen på hele modulen.

2) Sett opp BatterySystemMonitor (BSM) på batteripakkenivå for å overvåke driftsstatusen til batteripakken, inkludert strøm, spenning, temperatur, fuktighet, posisjon, røyk osv.

3) På kjøretøynivå, sett opp en VSM for å overvåke BSM.

I tillegg er teknologier som overstrømsbeskyttelse, overspenningsbeskyttelse og overvåking av isolasjonsmotstand nedfelt i henholdsvis US-patenter US20130179012, US20120105015 og US20130049971A1.