Обсудить технологию оптимизации силовой литиевой аккумуляторной системы чистого электромобиля Tesla.

В мире не существует абсолютно безопасных аккумуляторов, есть только риски, которые до конца не идентифицированы и не предотвращены. В полной мере используйте концепцию развития безопасности продукции, ориентированную на человека. Хотя профилактические меры недостаточны, риски безопасности можно контролировать.

В качестве примера возьмем модельную аварию на скоростной автомагистрали Сиэтла в 2013 году. Между аккумуляторными модулями в аккумуляторном блоке имеется относительно независимое пространство, изолированное огнестойкой конструкцией. При проколе автомобиля в нижней части защитной крышки аккумуляторной батареи твердым предметом (сила удара достигает 25 т, толщина разобранной нижней панели около 6,35 мм, диаметр отверстия 76,2 мм), в результате чего аккумуляторный модуль потерять контроль над теплом и огнем. В то же время его трехуровневая система управления может вовремя активировать механизм безопасности, чтобы предупредить водителя о необходимости покинуть автомобиль как можно скорее, чтобы водитель в конечном итоге не пострадал. Детали конструкции безопасности электромобилей Tesla не ясны. Поэтому мы ознакомились с соответствующими патентами на систему хранения электроэнергии для электромобилей Tesla в сочетании с существующей технической информацией и пришли к предварительному пониманию. Я надеюсь, что другие ошибаются. Мы надеемся, что сможем учиться на их ошибках и предотвращать повторение ошибок. В то же время мы можем в полной мере раскрыть дух подражания и добиться поглощения и инноваций.

Аккумулятор Тесла Родстер

Этот спортивный автомобиль является первым полностью электрическим спортивным автомобилем Tesla, запущенным в массовое производство в 2008 году, с глобальным лимитом производства в 2500 автомобилей. Аккумуляторная батарея этой модели расположена в багажнике за сиденьем (как показано на Рисунке 1). Вес всего аккумуляторного блока составляет около 450 кг, объем — около 300 л, доступная энергия — 53 кВтч, общее напряжение — 366 В.

Аккумуляторная батарея серии Tesla Roadster состоит из 11 модулей (как показано на рисунке 2). Внутри модуля 69 отдельных ячеек соединены параллельно, образуя кирпич (или «ячеечный кирпич»), за которыми следуют девять блоков, соединенных последовательно, чтобы сформировать батарею. упаковка с 6831 отдельными ячейками в одном модуле. Модуль является сменным блоком. Если одна из батарей сломалась, ее необходимо заменить.

Сменные модули, содержащие аккумуляторы; В то же время независимый модуль может отделить одну батарею в зависимости от модуля. В настоящее время его одноэлементный аккумулятор является важным выбором для производства Sanyo 18650 в Японии.

По словам академика Китайской академии наук Чэнь Лицюаня, спор о выборе одноячеечной емкости системы хранения энергии электромобиля является спором о пути развития электромобилей. В настоящее время из-за ограничений технологии управления батареями и других факторов в системах хранения энергии электромобилей в Китае в основном используются квадратные батареи большой емкости. Однако, как и в случае с Tesla, существует несколько систем хранения энергии для электромобилей, собранных из одиночных батарей малой емкости, включая Hangzhou Technology. Профессор Ли Гечен из Харбинского технологического университета предложил новый термин «искробезопасность», который был признан некоторыми экспертами аккумуляторной промышленности. Соблюдаются два условия: одно — батарея с наименьшей емкостью, а лимит энергии недостаточен, чтобы вызвать серьезные последствия. Если он горит или взрывается при использовании или хранении отдельно; Во-вторых, если в аккумуляторном модуле сгорит или взорвется аккумулятор с наименьшей емкостью, это не приведет к возгоранию или взрыву других цепочек ячеек. Учитывая текущий уровень безопасности литиевых батарей, компания Hangzhou Science and Technology также использует цилиндрические литиевые батареи малой емкости для сборки аккумуляторных блоков с модульным параллельным и последовательным соединением (см. CN101369649). Устройство подключения аккумулятора и схема сборки показаны на рисунке 3.

Также имеется выступ на головке аккумуляторного блока (область Р8 на рисунке 5 соответствует выступу с правой стороны рисунка 4). Установите два аккумуляторных модуля для штабелирования и разрядки. В аккумуляторном блоке 5920 отдельных батареек.

8 зон аккумуляторного блока (включая выступы) полностью изолированы друг от друга. Прежде всего, изолирующая пластина увеличивает общую структурную прочность аккумуляторного блока, делая всю конструкцию аккумуляторного блока более прочной. Во-вторых, когда батарея в одной области загорается, это может эффективно блокировать и предотвращать возгорание батареи в других областях. Прокладка может быть заполнена материалами с высокой температурой плавления и низкой теплопроводностью (например, стекловолокном) или водой.

Батарейный модуль (как показано на Рисунке 6) разделен на семь зон (области m1-M7 на Рисунке 6) S-образной изолирующей пластиной. Изолирующая пластина s-типа обеспечивает канал охлаждения аккумуляторного модуля и подключается к системе терморегулирования аккумуляторного блока.

По сравнению с аккумуляторным блоком Roadster, хотя внешний вид аккумуляторного блока модели существенно изменился, сохраняется конструкция независимых перегородок для предотвращения распространения теплового разгона.

В отличие от аккумуляторной батареи Roadster, одна батарея располагается в автомобиле ровно, а отдельные батареи аккумуляторной батареи модели расположены вертикально. Поскольку отдельная батарея во время столкновения подвергается выталкивающей силе, осевая сила с большей вероятностью создаст тепловое напряжение вдоль сердечниковой обмотки, чем радиальная сила. Поскольку внутреннее короткое замыкание выходит из-под контроля, теоретически аккумуляторная батарея спортивного автомобиля с большей вероятностью создаст неконтролируемое тепловое напряжение во время бокового столкновения, чем в других направлениях, а аккумуляторная батарея модели с большей вероятностью создаст тепловой разгон при движении снизу. экструзионное столкновение.

Трехуровневая система управления батареями

В отличие от большинства производителей, использующих более передовые аккумуляторные технологии, Tesla со своей трехуровневой системой управления батареями выбрала более зрелую литиевую батарею 18650 вместо более крупной квадратной батареи. Иерархическая конструкция управления позволяет одновременно управлять тысячами батарей. Структура системы управления батареями показана на рисунке 7. В качестве примера возьмем трехуровневую систему управления батареями Tesla oadster:

1) На уровне модуля установите плату мониторинга батареи (BMB) для контроля напряжения одной батареи в каждом блоке модуля (как минимального блока управления), температуры каждого блока и выходного напряжения всего модуля. .


2) BatterySystemMonitor (BSM) устанавливается на уровне аккумуляторной батареи для мониторинга рабочего состояния аккумуляторной батареи, включая ток, напряжение, температуру, влажность, ориентацию, наличие дыма и т. д.

3) На уровне транспортного средства VSM настроен для мониторинга BSM.