در مورد فن آوری بهینه سازی سیستم باتری لیتیومی برقی خودروی الکتریکی خالص تسلا بحث کنید

هیچ باتری کاملاً ایمن در جهان وجود ندارد، فقط خطراتی وجود دارد که به طور کامل شناسایی و پیشگیری نشده است. از مفهوم توسعه ایمنی محصول مردم گرا به طور کامل استفاده کنید. اگرچه اقدامات پیشگیرانه کافی نیست، خطرات ایمنی را می توان کنترل کرد.

تصادف مدل در بزرگراه سیاتل در سال 2013 را به عنوان مثال در نظر بگیرید. یک فضای نسبتا مستقل بین ماژول های باتری در بسته باتری وجود دارد که توسط ساختار نسوز جدا شده است. هنگامی که خودرو در پایین درپوش محافظ باتری توسط یک جسم سخت سوراخ می شود (نیروی ضربه به 25 تن می رسد و ضخامت پانل پایینی جدا شده حدود 6.35 میلی متر است، قطر سوراخ 76.2 میلی متر است) که باعث ایجاد ماژول باتری می شود. از دست دادن کنترل گرما و آتش در عین حال، سیستم مدیریت سه سطحی آن می تواند مکانیسم ایمنی را به موقع فعال کند تا به راننده هشدار دهد که در اسرع وقت خودرو را ترک کند تا در نهایت راننده آسیب نبیند. جزئیات طراحی ایمنی خودروهای الکتریکی تسلا مشخص نیست. بنابراین، ما پتنت‌های مربوط به سیستم ذخیره‌سازی انرژی الکتریکی خودروهای الکتریکی تسلا را با اطلاعات فنی موجود ترکیب کرده‌ایم و به درک اولیه رسیده‌ایم. امیدوارم دیگران اشتباه کنند. امیدواریم بتوانیم از اشتباهات آنها درس بگیریم و از تکرار اشتباهات جلوگیری کنیم. در عین حال می‌توانیم روحیه کپی‌سازی را کامل کنیم و به جذب و نوآوری برسیم.

بسته باتری تسلا رودستر

این خودروی اسپرت اولین خودروی اسپرت برقی خالص تسلا است که در سال 2008 به تولید انبوه رسید و محدودیت تولید جهانی آن 2500 خودرو بود. بسته باتری حمل شده توسط این مدل در صندوق عقب صندلی قرار دارد (همانطور که در شکل 1 نشان داده شده است). وزن کل بسته باتری حدود 450 کیلوگرم، حجم حدود 300 لیتر، انرژی موجود 53 کیلووات ساعت و ولتاژ کل 366 ولت است.

بسته باتری سری تسلا رودستر از 11 ماژول (همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است) تشکیل شده است. بسته با 6831 سلول مجزا در یک ماژول. ماژول یک واحد قابل تعویض است. اگر یکی از باتری ها خراب شد، باید تعویض شود.

ماژول های قابل تعویض حاوی باتری؛ در عین حال، ماژول مستقل می تواند باتری واحد را مطابق با ماژول جدا کند. در حال حاضر تک سلولی آن یک انتخاب مهم برای تولید سانیو 18650 در ژاپن است.

به گفته چن لیکوان، آکادمی آکادمی علوم چین، بحث در مورد انتخاب ظرفیت تک سلولی سیستم ذخیره انرژی خودروهای الکتریکی، بحث در مورد مسیر توسعه وسایل نقلیه الکتریکی است. در حال حاضر، به دلیل محدودیت فناوری مدیریت باتری و سایر عوامل، سیستم‌های ذخیره انرژی خودروهای الکتریکی در چین بیشتر از باتری‌های مربعی با ظرفیت بزرگ استفاده می‌کنند. با این حال، مشابه تسلا، تعداد کمی از سیستم‌های ذخیره انرژی خودروهای الکتریکی که توسط باتری‌های تک ظرفیت کوچک مونتاژ شده‌اند، از جمله فناوری Hangzhou وجود دارد. پروفسور لی گچن از دانشگاه فناوری هاربین اصطلاح جدیدی را "ایمنی ذاتی" پیشنهاد کرد که توسط برخی از کارشناسان صنعت باتری به رسمیت شناخته شد. دو شرط رعایت می شود: یکی باتری با کمترین ظرفیت و محدودیت انرژی برای ایجاد عواقب جدی کافی نیست. اگر هنگام استفاده یا نگهداری به تنهایی بسوزد یا منفجر شود. دوم، در ماژول باتری، اگر باتری با کمترین ظرفیت بسوزد یا منفجر شود، باعث سوختن یا منفجر شدن سایر زنجیره های سلولی نمی شود. با توجه به سطح ایمنی فعلی باتری‌های لیتیومی، علم و فناوری Hangzhou همچنین از باتری‌های لیتیومی استوانه‌ای با ظرفیت کم برای مونتاژ بسته‌های باتری در اتصال موازی و سری مدولار استفاده می‌کند (لطفاً به CN101369649 مراجعه کنید). دستگاه اتصال باتری و نمودار مونتاژ در شکل 3 نشان داده شده است.

همچنین یک برآمدگی روی سر بسته باتری وجود دارد (ناحیه P8 در شکل 5 مربوط به برآمدگی سمت راست شکل 4 است). دو ماژول باتری را برای انباشتن و تخلیه نصب کنید. 5920 باتری تکی در بسته باتری وجود دارد.

8 ناحیه در بسته باتری (از جمله برجستگی ها) کاملاً از یکدیگر جدا شده اند. اول از همه، صفحه ایزوله استحکام ساختاری کلی بسته باتری را افزایش می دهد و کل ساختار بسته باتری را محکم تر می کند. دوم، زمانی که باتری در یک منطقه آتش می گیرد، می تواند به طور موثری باتری را در مناطق دیگر آتش بگیرد و از آتش گرفتن آن جلوگیری کند. واشر را می توان با موادی با نقطه ذوب بالا و هدایت حرارتی پایین (مانند الیاف شیشه) یا آب پر کرد.

ماژول باتری (همانطور که در شکل 6 نشان داده شده است) توسط صفحه ایزوله s شکل به هفت ناحیه (مناطق m1-M7 در شکل 6) تقسیم شده است. صفحه ایزوله نوع s یک کانال خنک کننده برای ماژول باتری فراهم می کند و به سیستم مدیریت حرارتی بسته باتری متصل می شود.

در مقایسه با بسته باتری رودستر، اگرچه ظاهر بسته باتری مدل به طور قابل توجهی تغییر کرده است، طراحی ساختاری پارتیشن های مستقل برای جلوگیری از گسترش فرار حرارتی ادامه دارد.

برخلاف بسته باتری رودستر، یک باتری تکی در خودرو قرار دارد و تک باتری‌های بسته باتری مدل به صورت عمودی چیده شده‌اند. از آنجایی که باتری منفرد در حین برخورد در معرض نیروی اکستروژن قرار می گیرد، نیروی محوری بیشتر از نیروی شعاعی برای ایجاد تنش حرارتی در طول سیم پیچ هسته قرار می گیرد. از آنجایی که اتصال کوتاه داخلی خارج از کنترل است، از نظر تئوری، بسته باتری خودروی اسپورت در هنگام برخورد جانبی نسبت به سایر جهات، به احتمال زیاد استرس حرارتی خارج از کنترل ایجاد می کند، و بسته باتری مدل احتمال بیشتری دارد که در طول قسمت پایین، خروج حرارتی ایجاد کند. برخورد اکستروژن

سیستم مدیریت باتری سه سطحی

برخلاف اکثر سازندگانی که به دنبال فناوری باتری پیشرفته‌تر هستند، تسلا با سیستم مدیریت باتری سه سطحی خود، باتری لیتیومی بالغ‌تر 18650 را به جای باتری مربعی بزرگتر انتخاب کرد. طراحی مدیریت سلسله مراتبی می تواند هزاران باتری را به طور همزمان مدیریت کند. چارچوب سیستم مدیریت باتری در شکل 7 نشان داده شده است. سیستم مدیریت باتری سه سطحی Tesla oadster را به عنوان مثال در نظر بگیرید:

1) در سطح ماژول، برد مانیتور باتری (BMB) را برای نظارت بر ولتاژ باتری تکی در هر آجر ماژول (به عنوان حداقل واحد مدیریت)، دمای هر آجر و ولتاژ خروجی کل ماژول تنظیم کنید. .


2) BatterySystemMonitor (BSM) در سطح بسته باتری برای نظارت بر وضعیت عملکرد بسته باتری، از جمله جریان، ولتاژ، دما، رطوبت، جهت، دود و غیره تنظیم شده است.

3) در سطح خودرو، یک VSM برای نظارت بر BSM تنظیم شده است.