Det finns inget absolut säkert batteri i världen, det finns bara risker som inte är helt identifierade och förhindrade. Utnyttja det människoorienterade konceptet för produktsäkerhetsutveckling fullt ut. Även om de förebyggande åtgärderna är otillräckliga kan säkerhetsriskerna kontrolleras.

Ta modellolyckan som inträffade på Seattles motorväg 2013 som ett exempel. Det finns ett relativt oberoende utrymme mellan varje batterimodul i batteripaketet, som är isolerat av en brandsäker struktur. När bilen i botten av batteriskyddslocket är genomborrad av ett hårt föremål (slagkraften når 25 t och tjockleken på den nedbrutna bottenpanelen är ca 6.35 mm och håldiametern är 76.2 mm) är batterimodulen termiskt utom kontroll och bränder. Samtidigt kan dess hanteringssystem i tre nivåer aktivera säkerhetsmekanismen i tid för att varna föraren att lämna fordonet så snart som möjligt och i slutändan skydda föraren från skador. Detaljerna i säkerhetsdesignen som används i Teslas elfordon är oklara. Därför har vi kontrollerat de relaterade patenten för Teslas elektriska fordons lagringssystem för elenergi, kombinerat med den befintliga tekniska informationen, och genomfört en preliminär förståelse, i hopp om att andra har fel. Vi hoppas att vi kan lära av dess misstag och förhindra att misstagen upprepas. Samtidigt kan vi ge full spel åt copycats anda och uppnå absorption och innovation.

TeslaRoadster batteripaket

Denna sportbil är Teslas första masstillverkade rena elektriska sportbil 2008, med en global begränsad produktion på 2500. Batteripaketet som bärs av denna modell är placerat i bagageutrymmet bakom sätet (som visas i figur 1). Hela batteripaketet väger ca 450kg, har en volym på ca 300L, tillgänglig energi på 53kWh och en total spänning på 366V.

TeslaRoadster-seriens batteripaket består av 11 moduler (som visas i figur 2). Inuti modulen är 69 individuella celler kopplade parallellt för att bilda en tegelsten (eller “cellsten”), följt av nio tegelstenar kopplade i serie för att bilda ett modul A-batteripaket med totalt 6831 individuella celler. Modulen är en utbytbar enhet. Om ett av batterierna är trasigt måste det bytas ut.

Modulen som innehåller batteriet kan bytas ut; samtidigt kan den oberoende modulen separera det enskilda batteriet enligt modulen. För närvarande är dess enda cell ett viktigt val för Japans Sanyo 18650-produktion.

Med ord från akademiker Chen Liquan från den kinesiska vetenskapsakademin, är debatten om valet av encellskapaciteten för energilagringssystemet för elfordon en debatt om utvecklingsvägen för elfordon. För närvarande, på grund av begränsningarna för batterihanteringsteknik och andra faktorer, använder mitt lands energilagringssystem för elfordon mest prismatiska batterier med stor kapacitet. Men i likhet med Tesla finns det få energilagringssystem för elfordon som är sammansatta av enstaka batterier med liten kapacitet, inklusive Hangzhou-teknik. Professor Li Gechen vid Harbin University of Science and Technology lade fram en ny term “egensäkerhet”, som har erkänts av vissa experter inom batteriindustrin. Två villkor är uppfyllda: det ena är batteriet med lägst kapacitet, energigränsen är inte tillräcklig för att orsaka allvarliga konsekvenser, om det brinner eller exploderar när det används ensamt eller i förvaring; för det andra, i batterimodulen, om ett batteri med den lägsta kapaciteten brinner eller exploderar, kommer inte andra cellkedjor att brinna eller explodera. Med hänsyn till den nuvarande säkerhetsnivån för litiumbatterier använder Hangzhou Technology också cylindriska litiumbatterier med liten kapacitet och använder modulära parallella och seriemetoder för att montera batteripaket (se CN101369649). Batterianslutningsanordningen och monteringsschemat visas i figur 3.

Det finns också ett utsprång på batteripaketets huvud (område P8 i fig. 5, motsvarande utsprånget på höger sida av fig. 4). Installera två batterimoduler för stapling och urladdning. Batteripaketet har totalt 5,920 XNUMX enkelceller.

De 8 områdena (inklusive utsprången) i batteripaketet är helt isolerade från varandra. Först och främst ökar isoleringsplattan den totala strukturella styrkan hos batteripaketet, vilket gör hela batteripaketets struktur starkare. För det andra, när ett batteri i ett område tar eld, kan det effektivt blockeras för att förhindra att batterier i andra områden tar eld. Insidan av packningen kan fyllas med material med hög smältpunkt och låg värmeledningsförmåga (som glasfiber) eller vatten.

Batterimodulen (som visas i figur 6) är indelad i 7 områden (m1-M7-områden i figur 6) på insidan av den s-formade separatorn. Den s-formade isoleringsplattan ger kylkanaler för batterimodulerna och är ansluten till batteripaketets värmeledningssystem.

Jämfört med Roadster-batteripaketet, även om modellbatteripaketet har uppenbara förändringar i utseende, fortsätter den strukturella utformningen av oberoende skiljeväggar för att förhindra spridningen av termisk runaway.

Till skillnad från Roadster-batteripaketet ligger det enda batteriet platt i bilen, och de individuella batterierna i modellmodellbatteripaketet är anordnade vertikalt. Eftersom det enskilda batteriet utsätts för klämkraft under en kollision, är den axiella kraften mer benägen för termisk påkänning längs kärnlindningen än den radiella kraften. Eftersom den interna kortslutningen är utom kontroll, är det teoretiskt sett mer sannolikt att sportbilsbatteriet hamnar i en sidokollision än i andra riktningar. Stress och termisk flykt är benägna att uppstå. När modellbatteripaketet kläms ihop och kolliderar i botten är det mer sannolikt att termisk rusning inträffar.

batterihanteringssystem i tre nivåer

Till skillnad från de flesta tillverkare som strävar efter mer avancerad batteriteknik, valde Tesla ett mer moget 18650 litiumbatteri istället för ett större fyrkantigt batteri med sitt batterihanteringssystem i tre nivåer. Med hierarkisk hanteringsdesign kan tusentals batterier hanteras samtidigt. Ramverket för batterihanteringssystemet visas i figur 7. Ta Teslas odster trenivåbatterihanteringssystem som ett exempel:

1) På modulnivå, ställ in en batterimonitor (BatteryMonitorboard, BMB) för att övervaka spänningen för det enskilda batteriet i varje block i modulen (som den minsta hanteringsenheten), temperaturen för varje block och utspänningen på hela modulen.

2) Ställ in BatterySystemMonitor (BSM) på batteripaketsnivå för att övervaka batteripaketets driftsstatus, inklusive ström, spänning, temperatur, luftfuktighet, position, rök, etc.

3) På fordonsnivå, ställ in en VSM för att övervaka BSM.

Dessutom ingår teknologier som överströmsskydd, överspänningsskydd och isolationsresistansövervakning i amerikanska patent US20130179012, US20120105015 respektive US20130049971A1.