Dünyada kesinlikle güvenli pil yoktur, sadece tam olarak tanımlanmamış ve önlenemeyen riskler vardır. İnsan odaklı ürün güvenliği geliştirme konseptinden tam olarak yararlanın. Önleyici tedbirler yetersiz olsa da güvenlik riskleri kontrol altına alınabilir.

Örnek olarak 2013 yılında Seattle otoyolunda meydana gelen model kazayı ele alalım. Pil paketindeki her bir pil modülü arasında, yanmaz bir yapı ile izole edilmiş, nispeten bağımsız bir boşluk vardır. Akü koruma kapağının altındaki araba sert bir cisim tarafından delindiğinde (darbe kuvveti 25 t’ye ulaşır ve parçalanmış alt panelin kalınlığı yaklaşık 6.35 mm ve delik çapı 76.2 mm’dir), akü modülü termal olarak kontrolden çıktı ve yangın çıktı. Aynı zamanda, üç seviyeli yönetim sistemi, sürücüyü aracı mümkün olan en kısa sürede terk etmesi için uyarmak ve nihayetinde sürücüyü yaralanmadan korumak için güvenlik mekanizmasını zamanında etkinleştirebilir. Tesla’nın elektrikli araçlarında kullanılan güvenlik tasarımının detayları belli değil. Bu nedenle Tesla’nın elektrikli araç elektrik enerjisi depolama sisteminin ilgili patentlerini mevcut teknik bilgilerle birleştirerek kontrol ettik ve diğerlerinin yanlış olduğunu umarak bir ön anlayış gerçekleştirdik. Hatalarından ders çıkarabileceğimizi ve hataların tekrarını önleyebileceğimizi umuyoruz. Aynı zamanda, taklitçilerin ruhunu tam anlamıyla kullanabilir ve özümsemeyi ve yeniliği sağlayabiliriz.

TeslaRoadster pil takımı

Bu spor araba, Tesla’nın 2008’de dünya çapında sınırlı üretimi 2500 olan ilk seri üretim saf elektrikli spor arabasıdır. Bu model tarafından taşınan pil takımı, koltuğun arkasındaki bagaj bölmesinde bulunur (Şekil 1’de gösterildiği gibi). Pil takımının tamamı yaklaşık 450 kg ağırlığında, yaklaşık 300 L hacminde, 53 kWh kullanılabilir enerjide ve toplam 366 V voltajda.

TeslaRoadster serisi pil takımı 11 modülden oluşur (Şekil 2’de gösterildiği gibi). Modülün içinde, bir tuğla (veya “hücre tuğlası”) oluşturmak için 69 ayrı hücre paralel olarak bağlanır, ardından bir modül oluşturmak için seri olarak bağlanan dokuz tuğla Toplam 6831 ayrı hücreye sahip A pil takımı. Modül değiştirilebilir bir ünitedir. Pillerden biri bozulursa değiştirilmelidir.

Pili içeren modül değiştirilebilir; Aynı zamanda bağımsız modül, tekli pili modüle göre ayırabilir. Şu anda, tek hücresi Japonya’nın Sanyo 18650 üretimi için önemli bir seçimdir.

Çin Bilimler Akademisi’nden Akademisyen Chen Liquan’ın ifadesiyle, elektrikli araç enerji depolama sisteminin tek hücre kapasitesinin seçimine ilişkin tartışma, elektrikli araçların gelişim yolu üzerine bir tartışmadır. Şu anda, pil yönetim teknolojisinin sınırlamaları ve diğer faktörler nedeniyle, ülkemdeki elektrikli araç enerji depolama sistemleri çoğunlukla büyük kapasiteli prizmatik piller kullanıyor. Ancak Tesla’ya benzer şekilde, Hangzhou Teknolojisi de dahil olmak üzere, küçük kapasiteli tekli pillerden bir araya getirilen birkaç elektrikli araç enerji depolama sistemi vardır. Harbin Bilim ve Teknoloji Üniversitesi’nden Profesör Li Gechen, pil endüstrisindeki bazı uzmanlar tarafından kabul edilen yeni bir “iç güvenlik” terimi ortaya koydu. İki koşul karşılanır: biri en düşük kapasiteli pildir, enerji limiti tek başına veya depoda kullanıldığında yanar veya patlarsa ciddi sonuçlara neden olacak kadar yeterli değildir; İkincisi, pil modülünde, kapasitesi en düşük olan bir pil yanarsa veya patlarsa, diğer hücre zincirlerinin yanmasına veya patlamasına neden olmaz. Lityum pillerin mevcut güvenlik seviyesini dikkate alan Hangzhou Teknolojisi ayrıca küçük kapasiteli silindirik lityum piller kullanır ve pil paketlerini monte etmek için modüler paralel ve seri yöntemler kullanır (lütfen CN101369649’a bakın). Pil bağlantı cihazı ve montaj şeması Şekil 3’te gösterilmiştir.

Pil takımının kafasında da bir çıkıntı vardır (Şekil 8’teki P5 alanı, Şekil 4’ün sağ tarafındaki çıkıntıya karşılık gelir). İstifleme ve boşaltma işlemleri için iki pil modülü takın. Pil paketinde toplam 5,920 tek hücre bulunur.

Pil paketindeki 8 alan (çıkıntılar dahil) birbirinden tamamen izole edilmiştir. Her şeyden önce, izolasyon plakası, pil paketinin genel yapısal gücünü artırarak, tüm pil paketi yapısını daha güçlü hale getirir. İkincisi, bir alandaki pil alev aldığında, diğer alanlardaki pillerin alev almasını önlemek için etkin bir şekilde bloke edilebilir. Contanın içi, erime noktası yüksek ve ısıl iletkenliği düşük malzemeler (cam elyafı gibi) veya su ile doldurulabilir.

Pil modülü (Şekil 6’da gösterildiği gibi) s şeklindeki ayırıcının iç kısmı ile 7 alana (Şekil 1’da m7-M6 alanları) bölünmüştür. S şeklindeki izolasyon plakası, pil modülleri için soğutma kanalları sağlar ve pil paketinin termal yönetim sistemine bağlanır.

Roadster pil takımı ile karşılaştırıldığında, model pil takımının görünüşte bariz değişiklikleri olmasına rağmen, termal kaçakların yayılmasını önlemek için bağımsız bölmelerin yapısal tasarımı devam ediyor.

Roadster pil takımından farklı olarak, tekli pil arabanın içinde düz durur ve Model Model pil takımının ayrı pilleri dikey olarak düzenlenir. Tek akü bir çarpışma sırasında sıkıştırma kuvvetine maruz kaldığından, eksenel kuvvet radyal kuvvetten ziyade çekirdek sargı boyunca termal strese daha yatkındır. Dahili kısa devre kontrolden çıktığı için, teorik olarak spor araba akü paketinin diğer yönlere göre yandan çarpışma olasılığı daha yüksektir. Stres ve termal kaçak oluşmaya eğilimlidir. Model pil takımı sıkıştırıldığında ve alttan çarptığında, termal kaçak meydana gelme olasılığı daha yüksektir.

üç seviyeli pil yönetim sistemi

Daha gelişmiş pil teknolojisi peşinde koşan çoğu üreticinin aksine Tesla, üç seviyeli pil yönetim sistemi ile daha büyük bir kare pil yerine daha olgun bir 18650 lityum pil seçti. Hiyerarşik yönetim tasarımı ile aynı anda binlerce pil yönetilebilir. Batarya yönetim sisteminin çerçevesi Şekil 7’de gösterilmektedir. Örnek olarak Tesla’nın oadster üç seviyeli batarya yönetim sistemini alın:

1) Modül düzeyinde, modüldeki her bir tuğladaki tek pilin voltajını (en küçük yönetim birimi olarak), her bir tuğlanın sıcaklığını ve çıkış voltajını izlemek için bir pil monitörü (BatteryMonitorboard, BMB) kurun. tüm modül.

2) Akım, voltaj, sıcaklık, nem, konum, duman vb. dahil olmak üzere pil paketinin çalışma durumunu izlemek için pil paketi düzeyinde BatterySystemMonitor’u (BSM) kurun.

3) Araç seviyesinde, BSM’yi izlemek için bir VSM kurun.

Ek olarak, aşırı akım koruması, aşırı gerilim koruması ve yalıtım direnci izleme gibi teknolojiler sırasıyla US20130179012, US20120105015 ve US20130049971A1 sayılı ABD patentlerinde yer almaktadır.