Na svete neexistuje absolútne bezpečná batéria, existujú len riziká, ktoré nie sú úplne identifikované a ktorým sa nedá zabrániť. Využite naplno koncepciu vývoja bezpečnosti produktov orientovanú na ľudí. Aj keď sú preventívne opatrenia nedostatočné, bezpečnostné riziká je možné kontrolovať.

Ako príklad si vezmite modelovú nehodu, ktorá sa stala na diaľnici v Seattli v roku 2013. Medzi každým modulom batérie v súprave batérií je relatívne nezávislý priestor, ktorý je izolovaný ohňovzdornou konštrukciou. Keď je auto v spodnej časti ochranného krytu batérie prepichnuté tvrdým predmetom (sila nárazu dosahuje 25 t a hrúbka rozloženého spodného panelu je cca 6.35 mm a priemer otvoru je 76.2 mm), modul batérie je tepelne mimo kontroly a požiare. Jeho trojúrovňový riadiaci systém zároveň dokáže včas aktivovať bezpečnostný mechanizmus, aby upozornil vodiča, aby čo najskôr opustil vozidlo, a v konečnom dôsledku ho ochráni pred zranením. Podrobnosti o bezpečnostnom dizajne použitom v elektrických vozidlách Tesla sú nejasné. Preto sme skontrolovali súvisiace patenty systému na uchovávanie elektrickej energie pre elektrické vozidlá spoločnosti Tesla v kombinácii s existujúcimi technickými informáciami a vykonali sme predbežné porozumenie v nádeji, že ostatní sa mýlia. Dúfame, že sa z jej chýb dokážeme poučiť a zabránime ich opakovaniu. Zároveň môžeme naplno hrať ducha napodobenín a dosiahnuť absorpciu a inovácie.

Batéria TeslaRoadster

Tento športový automobil je prvým sériovo vyrábaným čisto elektrickým športovým vozidlom Tesly v roku 2008 s celosvetovou limitovanou produkciou 2500 1 kusov. Batéria nesená týmto modelom sa nachádza v batožinovom priestore za sedadlom (ako je znázornené na obrázku 450). Celý akumulátor váži cca 300 kg, objem cca 53 l, dostupná energia 366 kWh a celkové napätie XNUMX V.

Batéria série TeslaRoadster pozostáva z 11 modulov (ako je znázornené na obrázku 2). Vo vnútri modulu je paralelne zapojených 69 jednotlivých článkov, aby vytvorili kocku (alebo „bunkovú kocku“), po ktorých nasleduje deväť kociek zapojených do série, aby vytvorili batériový modul modulu A s celkovým počtom 6831 samostatných článkov. Modul je vymeniteľná jednotka. Ak je jedna z batérií rozbitá, je potrebné ju vymeniť.

Modul obsahujúci batériu je možné vymeniť; zároveň môže nezávislý modul oddeliť jednu batériu podľa modulu. V súčasnosti je jeho jeden článok dôležitou voľbou pre japonskú výrobu Sanyo 18650.

Slovami akademika Chena Liquana z Čínskej akadémie vied je diskusia o voľbe kapacity jednotlivých článkov systému skladovania energie elektrického vozidla diskusiou o ceste vývoja elektrických vozidiel. V súčasnosti, v dôsledku obmedzení technológie správy batérií a iných faktorov, systémy na uchovávanie energie elektrických vozidiel v mojej krajine väčšinou používajú veľkokapacitné prizmatické batérie. Podobne ako v prípade Tesly však existuje len málo systémov na ukladanie energie elektrických vozidiel zostavených z malokapacitných samostatných batérií, vrátane technológie Hangzhou. Profesor Li Gechen z Harbinskej univerzity vedy a techniky predložil nový termín „vnútorná bezpečnosť“, ktorý uznali niektorí odborníci v priemysle batérií. Sú splnené dve podmienky: jedna je batéria s najnižšou kapacitou, energetický limit nie je dostatočný na to, aby spôsobil vážne následky, ak zhorí alebo vybuchne, keď sa používa samostatne alebo pri skladovaní; po druhé, v module batérie, ak horí alebo exploduje batéria s najnižšou kapacitou, nespôsobí horenie alebo explóziu iných reťazí článkov. S prihliadnutím na súčasnú úroveň bezpečnosti lítiových batérií využíva Hangzhou Technology aj malokapacitné valcové lítiové batérie a na zostavovanie batériových súprav používa modulárne paralelné a sériové metódy (pozri CN101369649). Zariadenie na pripojenie batérie a montážna schéma sú znázornené na obrázku 3.

Na hlave batérie je tiež výstupok (oblasť P8 na obr. 5, zodpovedajúca výstupku na pravej strane obr. 4). Nainštalujte dva batériové moduly na stohovanie a vybíjanie. Batéria má celkovo 5,920 XNUMX samostatných článkov.

8 oblastí (vrátane výstupkov) na batérii je od seba úplne izolovaných. Po prvé, izolačná doska zvyšuje celkovú štrukturálnu pevnosť batérie, čím sa stáva celá konštrukcia batérie pevnejšou. Po druhé, keď batéria v jednej oblasti začne horieť, môže byť účinne zablokovaná, aby sa zabránilo vznieteniu batérií v iných oblastiach. Vnútro tesnenia môže byť vyplnené materiálmi s vysokým bodom topenia a nízkou tepelnou vodivosťou (ako sú sklenené vlákna) alebo vodou.

Modul batérie (ako je znázornené na obrázku 6) je rozdelený na 7 oblastí (plochy m1-M7 na obrázku 6) vnútrom separátora v tvare písmena S. Izolačná doska v tvare S poskytuje chladiace kanály pre batériové moduly a je pripojená k systému riadenia teploty batérie.

V porovnaní s batériou Roadster, hoci modelová batéria má zjavné zmeny vzhľadu, štrukturálny dizajn nezávislých prepážok, aby sa zabránilo šíreniu tepelného úniku, pokračuje.

Na rozdiel od batérie Roadster leží jedna batéria v aute naplocho a jednotlivé batérie batérie modelu modelu sú usporiadané vertikálne. Keďže jedna batéria je počas kolízie vystavená stláčacej sile, axiálna sila je náchylnejšia na tepelné namáhanie pozdĺž vinutia jadra ako radiálna sila. Pretože vnútorný skrat je mimo kontroly, teoreticky je batériová súprava športového auta pravdepodobnejšia pri bočnej kolízii ako v iných smeroch. Náchylný je stres a tepelný útek. Keď sa model batérie stlačí a narazí na spodok, je pravdepodobnejšie, že dôjde k úniku tepla.

trojúrovňový systém riadenia batérie

Na rozdiel od väčšiny výrobcov, ktorí sledujú pokročilejšiu technológiu batérií, Tesla si vybrala vyspelejšiu lítiovú batériu 18650 namiesto väčšej štvorcovej batérie s trojúrovňovým systémom správy batérie. S hierarchickým dizajnom riadenia možno súčasne spravovať tisíce batérií. Rámec systému správy batérie je znázornený na obrázku 7. Ako príklad si vezmite trojúrovňový systém správy batérie od spoločnosti Tesla:

1) Na úrovni modulu nastavte monitor batérie (BatteryMonitorboard, BMB) na monitorovanie napätia jednej batérie v každej kocke v module (ako najmenšej riadiacej jednotky), teploty každej kocky a výstupného napätia celý modul.

2) Nastavte BatterySystemMonitor (BSM) na úrovni batérie, aby ste mohli sledovať prevádzkový stav batérie vrátane prúdu, napätia, teploty, vlhkosti, polohy, dymu atď.

3) Na úrovni vozidla nastavte VSM na sledovanie BSM.

Okrem toho technológie, ako je nadprúdová ochrana, prepäťová ochrana a monitorovanie izolačného odporu, sú zahrnuté v amerických patentoch US20130179012, US20120105015, respektíve US20130049971A1.