Omów technologię optymalizacji zasilania układu baterii litowych pojazdu elektrycznego Tesla

Na świecie nie ma całkowicie bezpiecznych akumulatorów, są jedynie zagrożenia, które nie są w pełni zidentyfikowane i którym nie zapobiega się. W pełni wykorzystaj koncepcję rozwoju bezpieczeństwa produktów zorientowaną na ludzi. Chociaż środki zapobiegawcze są niewystarczające, zagrożenia bezpieczeństwa można kontrolować.

Weźmy jako przykład modelowy wypadek na Seattle Expressway w 2013 roku. Pomiędzy modułami akumulatorów w zestawie akumulatorów istnieje stosunkowo niezależna przestrzeń, odizolowana ognioodporną konstrukcją. Gdy samochód w dolnej części osłony akumulatora zostanie przebity twardym przedmiotem (siła uderzenia dochodzi do 25 t, a grubość zdemontowanego panelu dolnego wynosi około 6,35 mm, średnica otworu wynosi 76,2 mm), co powoduje uszkodzenie modułu akumulatora stracić kontrolę nad ciepłem i ogniem. Jednocześnie jego trzystopniowy system zarządzania może w porę uruchomić mechanizm bezpieczeństwa, aby ostrzec kierowcę o jak najszybszym opuszczeniu pojazdu, aby ostatecznie nie odniósł obrażeń. Szczegóły projektu bezpieczeństwa pojazdów elektrycznych Tesla nie są jasne. Dlatego zapoznaliśmy się z odpowiednimi patentami dotyczącymi systemu magazynowania energii elektrycznej pojazdów elektrycznych Tesla w połączeniu z istniejącymi informacjami technicznymi i dokonaliśmy wstępnego porozumienia. Mam nadzieję, że inni się mylą. Mamy nadzieję, że będziemy mogli uczyć się na ich błędach i zapobiegać powielaniu błędów. Jednocześnie możemy w pełni oddać się duchowi naśladowcy i osiągnąć absorpcję i innowacyjność.

Pakiet akumulatorów Tesli Roadster

Ten samochód sportowy jest pierwszym w pełni elektrycznym samochodem sportowym Tesli, który wszedł do masowej produkcji w 2008 roku, a jego globalny limit produkcji wynosił 2500 samochodów. Zestaw akumulatorów przewożony w tym modelu znajduje się w bagażniku za siedzeniem (jak pokazano na rysunku 1). Waga całego pakietu akumulatorów wynosi około 450kg, pojemność około 300L, dostępna energia to 53kWh, a całkowite napięcie to 366V.

Zestaw akumulatorów Tesla Roadster składa się z 11 modułów (jak pokazano na rysunku 2). Wewnątrz modułu 69 pojedynczych ogniw jest połączonych równolegle, tworząc cegłę (lub „cegłę ogniwową”), a następnie dziewięć cegieł połączonych szeregowo, tworząc akumulator opakowanie zawierające 6831 pojedynczych ogniw w jednym module. Moduł jest jednostką wymienną. Jeśli jedna z baterii jest uszkodzona, należy ją wymienić.

Wymienne moduły zawierające baterie; Jednocześnie niezależny moduł może oddzielić pojedynczą baterię zgodnie z modułem. Obecnie jego pojedyncze ogniwo jest ważnym wyborem przy produkcji Sanyo 18650 w Japonii.

Jak stwierdził Chen Liquan, pracownik naukowy Chińskiej Akademii Nauk, argument dotyczący doboru pojemności pojedynczego ogniwa w systemie magazynowania energii pojazdu elektrycznego jest argumentem dotyczącym ścieżki rozwoju pojazdów elektrycznych. Obecnie, ze względu na ograniczenia technologii zarządzania akumulatorami i inne czynniki, systemy magazynowania energii w pojazdach elektrycznych w Chinach wykorzystują głównie akumulatory kwadratowe o dużej pojemności. Jednakże, podobnie jak w przypadku Tesli, istnieje kilka systemów magazynowania energii w pojazdach elektrycznych składających się z pojedynczych akumulatorów o małej pojemności, w tym technologia Hangzhou. Profesor Li Gechen z Politechniki w Harbinie zaproponował nowy termin „bezpieczeństwo iskrobezpieczne”, który został uznany przez niektórych ekspertów w branży akumulatorów. Spełnione są dwa warunki: jeden to akumulator o najmniejszej pojemności, a limit energii nie jest na tyle duży, aby spowodować poważne konsekwencje. Jeśli pali się lub eksploduje, gdy jest używany lub przechowywany samodzielnie; Po drugie, jeśli w module akumulatorowym spali się lub eksploduje akumulator o najniższej pojemności, nie spowoduje to spalenia ani eksplozji innych łańcuchów ogniw. Biorąc pod uwagę obecny poziom bezpieczeństwa baterii litowych, firma Hangzhou Science and Technology wykorzystuje również cylindryczne baterie litowe o małej pojemności do montażu zestawów baterii w modułowym połączeniu równoległym i szeregowym (patrz CN101369649). Urządzenie do podłączenia akumulatora i schemat montażu pokazano na rysunku 3.

Na główce pakietu akumulatorów znajduje się również występ (obszar P8 na rysunku 5 odpowiada występowi po prawej stronie na rysunku 4). Zainstaluj dwa moduły akumulatorowe do układania w stos i rozładowywania. W zestawie akumulatorów znajduje się 5920 pojedynczych baterii.

8 obszarów akumulatora (łącznie z wystającymi częściami) jest całkowicie odizolowanych od siebie. Po pierwsze, płyta izolacyjna zwiększa ogólną wytrzymałość konstrukcyjną pakietu akumulatorów, dzięki czemu cała konstrukcja zestawu akumulatorów jest bardziej solidna. Po drugie, gdy akumulator w jednym miejscu zapali się, może skutecznie zablokować i zapobiec zapaleniu się akumulatora w innych obszarach. Uszczelkę można wypełnić materiałami o wysokiej temperaturze topnienia i niskim przewodnictwie cieplnym (np. włóknem szklanym) lub wodą.

Moduł akumulatora (jak pokazano na rysunku 6) jest podzielony na siedem obszarów (obszary m1-M7 na rysunku 6) płytką izolacyjną w kształcie litery S. Płytka izolacyjna typu S zapewnia kanał chłodzący moduł akumulatorowy i jest połączona z systemem zarządzania temperaturą pakietu akumulatorowego.

W porównaniu z pakietem akumulatorów Roadster, chociaż wygląd modelowego zestawu akumulatorów znacznie się zmienił, nadal zastosowano projekt konstrukcyjny niezależnych przegród zapobiegających rozprzestrzenianiu się niekontrolowanej temperatury.

W przeciwieństwie do pakietu akumulatorów Roadster, pojedynczy akumulator leży płasko w samochodzie, a pojedyncze akumulatory zestawu akumulatorów Model są ułożone pionowo. Ponieważ podczas zderzenia pojedyncza bateria poddawana jest działaniu siły wyciskania, siła osiowa z większym prawdopodobieństwem spowoduje naprężenie termiczne wzdłuż uzwojenia rdzenia niż siła promieniowa. Ponieważ zwarcie wewnętrzne wymknęło się spod kontroli, teoretycznie akumulator samochodu sportowego z większym prawdopodobieństwem wygeneruje niekontrolowane naprężenia termiczne podczas zderzenia bocznego niż w innych kierunkach, a zestaw akumulatorów modelowych z większym prawdopodobieństwem wygeneruje niekontrolowaną ucieczkę termiczną w dolnej części kolizja wytłaczania.

Trzypoziomowy system zarządzania baterią

W przeciwieństwie do większości producentów dążących do bardziej zaawansowanej technologii akumulatorów, Tesla, oferując trzypoziomowy system zarządzania akumulatorem, wybrała bardziej dojrzałą baterię litową 18650 zamiast większej, kwadratowej baterii. Hierarchiczny projekt zarządzania może jednocześnie zarządzać tysiącami akumulatorów. Ramy systemu zarządzania baterią pokazano na rysunku 7. Jako przykład weźmy trzypoziomowy system zarządzania baterią Tesla Oadster:

1) Na poziomie modułu ustaw tablicę Battery Monitor Board (BMB) tak, aby monitorowała napięcie pojedynczej baterii w każdej cegle modułu (jako minimalną jednostkę zarządzającą), temperaturę każdej cegły i napięcie wyjściowe całego modułu .


2) BatterySystemMonitor (BSM) jest ustawiany na poziomie akumulatora w celu monitorowania stanu działania zestawu akumulatorów, w tym prądu, napięcia, temperatury, wilgotności, orientacji, zadymienia itp.

3) Na poziomie pojazdu ustawiony jest VSM w celu monitorowania BSM.