Συζητήστε την τεχνολογία βελτιστοποίησης του συστήματος μπαταρίας λιθίου ισχύος του αμιγώς ηλεκτρικού οχήματος Tesla

Δεν υπάρχουν απολύτως ασφαλείς μπαταρίες στον κόσμο, μόνο κίνδυνοι που δεν έχουν εντοπιστεί και προληφθεί πλήρως. Αξιοποιήστε πλήρως την ιδέα ανάπτυξης ασφάλειας προϊόντων με προσανατολισμό τους ανθρώπους. Αν και τα προληπτικά μέτρα είναι ανεπαρκή, οι κίνδυνοι για την ασφάλεια μπορούν να ελεγχθούν.

Πάρτε ως παράδειγμα το ατύχημα μοντέλου στο Seattle Expressway το 2013. Υπάρχει ένας σχετικά ανεξάρτητος χώρος μεταξύ των μονάδων μπαταρίας στο πακέτο μπαταριών, ο οποίος απομονώνεται από την πυρίμαχη δομή. Όταν το αυτοκίνητο στο κάτω μέρος του προστατευτικού καλύμματος μπαταρίας τρυπηθεί από ένα σκληρό αντικείμενο (η δύναμη κρούσης φτάνει τους 25 τόνους και το πάχος του αποσυναρμολογημένου κάτω πλαισίου είναι περίπου 6,35 mm, η διάμετρος της οπής είναι 76,2 mm), γεγονός που προκαλεί τη μονάδα μπαταρίας να χάσει τον έλεγχο της θερμότητας και της φωτιάς. Ταυτόχρονα, το σύστημα διαχείρισης τριών επιπέδων του μπορεί να ενεργοποιήσει εγκαίρως τον μηχανισμό ασφαλείας για να προειδοποιήσει τον οδηγό να εγκαταλείψει το όχημα το συντομότερο δυνατό, ώστε να μην τραυματιστεί τελικά ο οδηγός. Οι λεπτομέρειες της σχεδίασης ασφαλείας για τα ηλεκτρικά οχήματα της Tesla δεν είναι σαφείς. Επομένως, συμβουλευτήκαμε τις σχετικές ευρεσιτεχνίες του Tesla Electric Vehicle Electric Energy Storage System, σε συνδυασμό με τις υπάρχουσες τεχνικές πληροφορίες, και κάναμε μια προκαταρκτική κατανόηση. Ελπίζω οι άλλοι να κάνουν λάθος. Ελπίζουμε ότι μπορούμε να μάθουμε από τα λάθη τους και να αποτρέψουμε την επανάληψη των λαθών. Ταυτόχρονα, μπορούμε να δώσουμε στο έπακρο το πνεύμα της αντιγραφής και να πετύχουμε απορρόφηση και καινοτομία.

Πακέτο μπαταριών Tesla Roadster

Αυτό το σπορ αυτοκίνητο είναι το πρώτο αμιγώς ηλεκτρικό σπορ αυτοκίνητο της Tesla σε μαζική παραγωγή το 2008, με παγκόσμιο όριο παραγωγής 2500 αυτοκινήτων. Η μπαταρία που μεταφέρει αυτό το μοντέλο βρίσκεται στο πορτμπαγκάζ πίσω από το κάθισμα (όπως φαίνεται στην Εικόνα 1). Το βάρος ολόκληρης της μπαταρίας είναι περίπου 450 κιλά, ο όγκος είναι περίπου 300 λίτρα, η διαθέσιμη ενέργεια είναι 53 kWh και η συνολική τάση είναι 366 V.

Το πακέτο μπαταριών της σειράς Tesla Roadster αποτελείται από 11 μονάδες (όπως φαίνεται στο Σχήμα 2). Στο εσωτερικό της μονάδας, 69 μεμονωμένες κυψέλες συνδέονται παράλληλα για να σχηματίσουν ένα τούβλο (ή "κυτταρικό τούβλο"), ακολουθούμενα από εννέα τούβλα συνδεδεμένα σε σειρά για να σχηματίσουν μια μπαταρία πακέτο με 6831 μεμονωμένα κύτταρα σε μία μονάδα. Η μονάδα είναι μια αντικαταστάσιμη μονάδα. Εάν μια από τις μπαταρίες είναι σπασμένη, πρέπει να αντικατασταθεί.

Αντικαταστάσιμες μονάδες που περιέχουν μπαταρίες. Ταυτόχρονα, η ανεξάρτητη μονάδα μπορεί να διαχωρίσει τη μεμονωμένη μπαταρία ανάλογα με τη μονάδα. Προς το παρόν, η μονή κυψέλη του είναι μια σημαντική επιλογή για την παραγωγή Sanyo 18650 στην Ιαπωνία.

Σύμφωνα με τα λόγια του Chen Liquan, ακαδημαϊκού της Κινεζικής Ακαδημίας Επιστημών, το επιχείρημα σχετικά με την επιλογή χωρητικότητας ενός κυττάρου του συστήματος αποθήκευσης ενέργειας ηλεκτρικών οχημάτων είναι το επιχείρημα σχετικά με την πορεία ανάπτυξης των ηλεκτρικών οχημάτων. Επί του παρόντος, λόγω του περιορισμού της τεχνολογίας διαχείρισης μπαταριών και άλλων παραγόντων, τα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας ηλεκτρικών οχημάτων στην Κίνα χρησιμοποιούν κυρίως τετράγωνες μπαταρίες μεγάλης χωρητικότητας. Ωστόσο, παρόμοια με την Tesla, υπάρχουν λίγα συστήματα αποθήκευσης ενέργειας ηλεκτρικών οχημάτων που συναρμολογούνται από μεμονωμένες μπαταρίες μικρής χωρητικότητας, συμπεριλαμβανομένης της τεχνολογίας Hangzhou. Ο καθηγητής Li Gechen του Τεχνολογικού Πανεπιστημίου του Χαρμπίν πρότεινε έναν νέο όρο «εσωτερική ασφάλεια», ο οποίος αναγνωρίστηκε από ορισμένους ειδικούς στον κλάδο των μπαταριών. Πληρούνται δύο προϋποθέσεις: η μία είναι η μπαταρία με τη χαμηλότερη χωρητικότητα και το όριο ενέργειας δεν επαρκεί για να προκαλέσει σοβαρές συνέπειες. Εάν καίγεται ή εκραγεί όταν χρησιμοποιείται ή αποθηκεύεται μόνο του. Δεύτερον, στη μονάδα μπαταρίας, εάν καεί ή εκραγεί μια μπαταρία με τη χαμηλότερη χωρητικότητα, δεν θα προκαλέσει καύση ή έκρηξη άλλων κυψελών αλυσίδων. Λαμβάνοντας υπόψη το τρέχον επίπεδο ασφάλειας των μπαταριών λιθίου, η Hangzhou Science and Technology χρησιμοποιεί επίσης κυλινδρικές μπαταρίες λιθίου μικρής χωρητικότητας για τη συναρμολόγηση πακέτων μπαταριών σε αρθρωτή παράλληλη και σειριακή σύνδεση (ανατρέξτε στο CN101369649). Η συσκευή σύνδεσης της μπαταρίας και το διάγραμμα συναρμολόγησης φαίνονται στην Εικόνα 3.

Υπάρχει επίσης μια προεξοχή στην κεφαλή της μπαταρίας (η περιοχή P8 στο σχήμα 5 αντιστοιχεί στην προεξοχή στη δεξιά πλευρά της εικόνας 4). Τοποθετήστε δύο μονάδες μπαταρίας για στοίβαξη και αποφόρτιση. Υπάρχουν 5920 μεμονωμένες μπαταρίες στο πακέτο μπαταριών.

Οι 8 περιοχές της μπαταρίας (συμπεριλαμβανομένων των προεξοχών) είναι εντελώς απομονωμένες μεταξύ τους. Πρώτα απ 'όλα, η πλάκα απομόνωσης αυξάνει τη συνολική δομική αντοχή της μπαταρίας, καθιστώντας ολόκληρη τη δομή της μπαταρίας πιο συμπαγή. Δεύτερον, όταν η μπαταρία σε μια περιοχή πιάσει φωτιά, μπορεί να μπλοκάρει αποτελεσματικά και να αποτρέψει την ανάφλεξη της μπαταρίας σε άλλες περιοχές. Το παρέμβυσμα μπορεί να γεμίσει με υλικά με υψηλό σημείο τήξης και χαμηλή θερμική αγωγιμότητα (όπως ίνες γυαλιού) ή νερό.

Η μονάδα μπαταρίας (όπως φαίνεται στο Σχήμα 6) χωρίζεται σε επτά περιοχές (περιοχές m1-M7 στο Σχήμα 6) από την πλάκα απομόνωσης σε σχήμα s. Η πλάκα απομόνωσης τύπου s παρέχει ένα κανάλι ψύξης για τη μονάδα μπαταρίας και συνδέεται με το σύστημα θερμικής διαχείρισης της μπαταρίας.

Σε σύγκριση με το πακέτο μπαταριών Roadster, αν και η εμφάνιση του πακέτου μπαταριών του μοντέλου έχει αλλάξει σημαντικά, ο δομικός σχεδιασμός των ανεξάρτητων χωρισμάτων για την πρόληψη της εξάπλωσης της θερμικής διαφυγής συνεχίζεται.

Σε αντίθεση με το πακέτο μπαταριών Roadster, μια μεμονωμένη μπαταρία βρίσκεται στο αυτοκίνητο και οι μεμονωμένες μπαταρίες του πακέτου μπαταριών Model είναι τοποθετημένες κάθετα. Καθώς η μεμονωμένη μπαταρία υπόκειται σε δύναμη εξώθησης κατά τη σύγκρουση, η αξονική δύναμη είναι πιο πιθανό να δημιουργήσει θερμική τάση κατά μήκος της περιέλιξης του πυρήνα παρά η ακτινική δύναμη. Καθώς το εσωτερικό βραχυκύκλωμα είναι εκτός ελέγχου, θεωρητικά, η μπαταρία του σπορ αυτοκινήτου είναι πιο πιθανό να δημιουργήσει θερμική καταπόνηση εκτός ελέγχου κατά την πλευρική σύγκρουση παρά σε άλλες κατευθύνσεις, και η μπαταρία του μοντέλου είναι πιο πιθανό να δημιουργήσει θερμική διαφυγή κατά τη διάρκεια του πυθμένα σύγκρουση εξώθησης.

Σύστημα διαχείρισης μπαταρίας τριών επιπέδων

Σε αντίθεση με τους περισσότερους κατασκευαστές που επιδιώκουν πιο προηγμένη τεχνολογία μπαταριών, η Tesla, με το σύστημα διαχείρισης μπαταριών τριών επιπέδων, επέλεξε την πιο ώριμη μπαταρία λιθίου 18650 αντί για τη μεγαλύτερη τετράγωνη μπαταρία. Ο σχεδιασμός ιεραρχικής διαχείρισης μπορεί να διαχειριστεί χιλιάδες μπαταρίες ταυτόχρονα. Το πλαίσιο του συστήματος διαχείρισης μπαταρίας φαίνεται στο Σχήμα 7. Πάρτε για παράδειγμα το σύστημα διαχείρισης μπαταριών τριών επιπέδων Tesla oadster:

1) Σε επίπεδο μονάδας, ρυθμίστε την πλακέτα παρακολούθησης μπαταρίας (BMB) ώστε να παρακολουθεί την τάση της μεμονωμένης μπαταρίας σε κάθε τούβλο της μονάδας (ως ελάχιστη μονάδα διαχείρισης), τη θερμοκρασία κάθε τούβλου και την τάση εξόδου ολόκληρης της μονάδας .


2) Το BatterySystemMonitor (BSM) έχει ρυθμιστεί στο επίπεδο της μπαταρίας για να παρακολουθεί την κατάσταση λειτουργίας της μπαταρίας, συμπεριλαμβανομένου του ρεύματος, της τάσης, της θερμοκρασίας, της υγρασίας, του προσανατολισμού, του καπνού κ.λπ.

3) Σε επίπεδο οχήματος, έχει ρυθμιστεί ένα VSM για την παρακολούθηση του BSM.