Discuta a tecnologia de otimização do sistema de bateria de lítio de potência do veículo elétrico puro Tesla

Não existem baterias absolutamente seguras no mundo, apenas riscos que não são totalmente identificados e prevenidos. Faça pleno uso do conceito de desenvolvimento de segurança de produtos orientado para as pessoas. Embora as medidas preventivas sejam insuficientes, os riscos de segurança podem ser controlados.

Veja o acidente modelo na Seattle Expressway em 2013 como exemplo. Existe um espaço relativamente independente entre os módulos de bateria na bateria, que é isolado pela estrutura à prova de fogo. Quando o carro na parte inferior da tampa de proteção da bateria é perfurado por um objeto duro (a força de impacto atinge 25 te a espessura do painel inferior desmontado é de cerca de 6,35 mm, o diâmetro do furo é de 76,2 mm), o que faz com que o módulo da bateria perder o controle do calor e do fogo. Ao mesmo tempo, seu sistema de gerenciamento de três níveis pode ativar o mecanismo de segurança a tempo de alertar o motorista para deixar o veículo o mais rápido possível, para que o motorista não se machuque finalmente. Os detalhes do projeto de segurança dos EVs Tesla não são claros. Portanto, consultamos as patentes relevantes do Sistema de Armazenamento de Energia Elétrica de Veículos Elétricos Tesla, combinadas com as informações técnicas existentes, e fizemos um entendimento preliminar. Espero que outros estejam errados. Esperamos poder aprender com os seus erros e evitar a duplicação de erros. Ao mesmo tempo, podemos aproveitar ao máximo o espírito de imitador e alcançar absorção e inovação.

Bateria Tesla Roadster

Este carro esportivo é o primeiro carro esportivo puramente elétrico da Tesla em produção em massa em 2008, com um limite de produção global de 2.500 carros. A bateria transportada por este modelo está localizada no porta-malas, atrás do assento (conforme mostrado na Figura 1). O peso de toda a bateria é de cerca de 450kg, o volume é de cerca de 300L, a energia disponível é de 53kWh e a tensão total é de 366V.

A bateria da série Tesla Roadster consiste em 11 módulos (conforme mostrado na Figura 2). Dentro do módulo, 69 células individuais são conectadas em paralelo para formar um tijolo (ou "tijolo de célula"), seguido por nove tijolos conectados em série para formar uma bateria pacote com 6831 células individuais em um módulo. O módulo é uma unidade substituível. Se uma das baterias estiver quebrada, ela deverá ser substituída.

Módulos substituíveis contendo baterias; Ao mesmo tempo, o módulo independente pode separar a bateria única de acordo com o módulo. Atualmente, sua célula única é uma escolha importante para a produção do Sanyo 18650 no Japão.

Nas palavras de Chen Liquan, acadêmico da Academia Chinesa de Ciências, o argumento sobre a seleção da capacidade de célula única do sistema de armazenamento de energia de veículos elétricos é o argumento sobre o caminho de desenvolvimento dos veículos elétricos. Atualmente, devido à limitação da tecnologia de gerenciamento de baterias e outros fatores, os sistemas de armazenamento de energia de veículos elétricos na China usam principalmente baterias quadradas de grande capacidade. No entanto, semelhante ao Tesla, existem poucos sistemas de armazenamento de energia para veículos elétricos montados por baterias únicas de pequena capacidade, incluindo a Tecnologia Hangzhou. O professor Li Gechen, da Universidade de Tecnologia de Harbin, propôs um novo termo "segurança intrínseca", que foi reconhecido por alguns especialistas na indústria de baterias. Duas condições são atendidas: uma é a bateria com menor capacidade e o limite de energia não é suficiente para causar consequências graves. Se queimar ou explodir quando usado ou armazenado sozinho; Em segundo lugar, no módulo de bateria, se uma bateria com a capacidade mais baixa queimar ou explodir, ela não causará a queima ou explosão de outras cadeias de células. Considerando o atual nível de segurança das baterias de lítio, a Hangzhou Science and Technology também usa baterias de lítio cilíndricas de pequena capacidade para montar baterias em conexão modular paralela e em série (consulte CN101369649). O dispositivo de conexão da bateria e o diagrama de montagem são mostrados na Figura 3.

Há também uma saliência na parte superior da bateria (a área P8 na Figura 5 corresponde à saliência no lado direito da Figura 4). Instale dois módulos de bateria para empilhamento e descarga. Existem 5.920 baterias individuais na bateria.

As 8 áreas da bateria (incluindo as projeções) estão completamente isoladas umas das outras. Em primeiro lugar, a placa de isolamento aumenta a resistência estrutural geral da bateria, tornando toda a estrutura da bateria mais sólida. Em segundo lugar, quando a bateria de uma área pega fogo, ela pode efetivamente bloquear e impedir que a bateria de outras áreas pegue fogo. A junta pode ser preenchida com materiais com alto ponto de fusão e baixa condutividade térmica (como fibra de vidro) ou água.

O módulo de bateria (conforme mostrado na Figura 6) é dividido em sete áreas (áreas m1-M7 na Figura 6) pela placa de isolamento em forma de S. A placa de isolamento tipo S fornece um canal de resfriamento para o módulo da bateria e está conectada ao sistema de gerenciamento térmico da bateria.

Em comparação com a bateria do Roadster, embora a aparência da bateria do modelo tenha mudado significativamente, o design estrutural de partições independentes para evitar a propagação da fuga térmica continua.

Ao contrário da bateria do Roadster, uma única bateria fica descarregada no carro e as baterias individuais da bateria do Modelo são dispostas verticalmente. Como a bateria única está sujeita à força de extrusão durante a colisão, é mais provável que a força axial gere tensão térmica ao longo do enrolamento central do que a força radial. Como o curto-circuito interno está fora de controle, teoricamente, a bateria do carro esportivo tem maior probabilidade de gerar estresse térmico fora de controle durante a colisão lateral do que em outras direções, e a bateria do modelo tem maior probabilidade de gerar fuga térmica durante o fundo colisão de extrusão.

Sistema de gerenciamento de bateria de três níveis

Ao contrário da maioria dos fabricantes que buscam tecnologia de bateria mais avançada, a Tesla, com seu sistema de gerenciamento de bateria de três níveis, escolheu a bateria de lítio 18650 mais madura em vez da bateria quadrada maior. O design de gerenciamento hierárquico pode gerenciar milhares de baterias ao mesmo tempo. A estrutura do sistema de gerenciamento de bateria é mostrada na Figura 7. Tomemos como exemplo o sistema de gerenciamento de bateria de três níveis Tesla oadster:

1) No nível do módulo, configure a placa do Monitor de Bateria (BMB) para monitorar a tensão da bateria única em cada bloco do módulo (como a unidade de gerenciamento mínima), a temperatura de cada bloco e a tensão de saída de todo o módulo .


2) O BatterySystemMonitor (BSM) é configurado no nível da bateria para monitorar o status de operação da bateria, incluindo corrente, tensão, temperatura, umidade, orientação, fumaça, etc.

3) No nível do veículo, um VSM é configurado para monitorar o BSM.