Diskusikan teknologi optimasi sistem baterai lithium daya kendaraan listrik murni Tesla

Tidak ada baterai yang benar-benar aman di dunia, yang ada hanyalah risiko yang tidak sepenuhnya diidentifikasi dan dicegah. Manfaatkan sepenuhnya konsep pengembangan keamanan produk yang berorientasi pada manusia. Meskipun tindakan pencegahannya tidak cukup, risiko keselamatan dapat dikendalikan.

Ambil contoh kecelakaan model di Seattle Expressway pada tahun 2013. Terdapat ruang yang relatif independen antara modul baterai di dalam paket baterai, yang diisolasi oleh struktur tahan api. Ketika mobil di bagian bawah penutup pelindung aki tertusuk benda keras (kekuatan tumbukan mencapai 25 t dan ketebalan panel bawah yang dibongkar sekitar 6,35 mm, diameter lubang 76,2 mm), menyebabkan modul baterai kehilangan kendali atas panas dan api. Pada saat yang sama, sistem manajemen tiga tingkatnya dapat mengaktifkan mekanisme keselamatan pada waktunya untuk memperingatkan pengemudi agar meninggalkan kendaraan sesegera mungkin, sehingga pengemudi pada akhirnya tidak terluka. Detail desain keselamatan Tesla EV masih belum jelas. Oleh karena itu, kami telah berkonsultasi dengan paten terkait Sistem Penyimpanan Energi Listrik Kendaraan Listrik Tesla, dikombinasikan dengan informasi teknis yang ada, dan membuat pemahaman awal. Saya harap orang lain salah. Kami berharap dapat belajar dari kesalahan mereka dan mencegah kesalahan terulang kembali. Pada saat yang sama, kita dapat memanfaatkan sepenuhnya semangat peniru dan mencapai penyerapan dan inovasi.

Paket baterai Tesla Roadster

Mobil sport ini merupakan mobil sport listrik murni pertama Tesla yang diproduksi massal pada tahun 2008, dengan batas produksi global sebanyak 2500 mobil. Baterai yang dibawa model ini terletak di bagasi belakang jok (seperti terlihat pada Gambar 1). Berat seluruh paket baterai sekitar 450kg, volumenya sekitar 300L, energi yang tersedia 53kWh, dan tegangan total 366V.

Paket baterai seri Tesla Roadster terdiri dari 11 modul (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 2) Di dalam modul, 69 sel individu dihubungkan secara paralel untuk membentuk sebuah batu bata (atau "bata sel"), diikuti oleh sembilan batu bata yang dihubungkan secara seri untuk membentuk sebuah baterai paket dengan 6831 sel individu dalam satu modul. Modul adalah unit yang dapat diganti. Jika salah satu baterai rusak, maka harus diganti.

Modul yang dapat diganti berisi baterai; Pada saat yang sama, modul independen dapat memisahkan baterai tunggal sesuai dengan modulnya. Saat ini, sel tunggalnya merupakan pilihan penting untuk produksi Sanyo 18650 di Jepang.

Menurut Chen Liquan, akademisi Akademi Ilmu Pengetahuan Tiongkok, argumen tentang pemilihan kapasitas sel tunggal dalam sistem penyimpanan energi kendaraan listrik adalah argumen tentang jalur pengembangan kendaraan listrik. Saat ini, karena keterbatasan teknologi manajemen baterai dan faktor lainnya, sistem penyimpanan energi kendaraan listrik di China sebagian besar menggunakan baterai persegi berkapasitas besar. Namun, mirip dengan Tesla, hanya ada sedikit sistem penyimpanan energi kendaraan listrik yang dirakit dengan baterai tunggal berkapasitas kecil, termasuk Teknologi Hangzhou. Profesor Li Gechen dari Universitas Teknologi Harbin mengusulkan istilah baru "keamanan intrinsik", yang diakui oleh beberapa pakar di industri baterai. Dua kondisi terpenuhi: satu adalah baterai dengan kapasitas paling rendah, dan batas energi tidak cukup untuk menimbulkan konsekuensi serius. Jika terbakar atau meledak saat digunakan atau disimpan sendiri; Kedua, pada modul baterai, jika baterai dengan kapasitas paling rendah terbakar atau meledak, tidak akan menyebabkan rantai sel lain terbakar atau meledak. Mengingat tingkat keamanan baterai litium saat ini, Sains dan Teknologi Hangzhou juga menggunakan baterai litium silinder berkapasitas kecil untuk merakit paket baterai dalam sambungan paralel dan seri modular (lihat CN101369649). Perangkat sambungan baterai dan diagram perakitan ditunjukkan pada Gambar 3.

Ada juga tonjolan di kepala baterai (area P8 pada Gambar 5 sesuai dengan tonjolan di sisi kanan Gambar 4). Pasang dua modul baterai untuk penumpukan dan pengosongan. Ada 5920 baterai tunggal dalam paket baterai.

8 area dalam paket baterai (termasuk proyeksinya) benar-benar terisolasi satu sama lain. Pertama-tama, pelat isolasi meningkatkan kekuatan struktural keseluruhan baterai, membuat seluruh struktur baterai lebih kokoh. Kedua, ketika baterai di satu area terbakar, baterai di area lain dapat diblokir secara efektif dan mencegah baterai di area lain terbakar. Gasket dapat diisi dengan bahan dengan titik leleh tinggi dan konduktivitas termal rendah (seperti serat kaca) atau air.

Modul baterai (seperti yang ditunjukkan pada Gambar 6) dibagi menjadi tujuh area (area m1-M7 pada Gambar 6) oleh pelat isolasi berbentuk s. Pelat isolasi tipe s menyediakan saluran pendingin untuk modul baterai dan terhubung ke sistem manajemen termal paket baterai.

Dibandingkan dengan paket baterai Roadster, meskipun tampilan model paket baterai telah berubah secara signifikan, desain struktural partisi independen untuk mencegah penyebaran pelepasan panas terus berlanjut.

Berbeda dengan paket baterai Roadster, satu baterai diletakkan rata di dalam mobil, dan satu baterai pada paket baterai Model disusun secara vertikal. Karena baterai tunggal terkena gaya ekstrusi selama tumbukan, gaya aksial lebih mungkin menghasilkan tegangan termal di sepanjang belitan inti dibandingkan gaya radial. Karena korsleting internal di luar kendali, secara teoritis, paket baterai mobil sport lebih cenderung menghasilkan tekanan termal di luar kendali selama tabrakan samping dibandingkan dengan arah lain, dan paket baterai model lebih cenderung menghasilkan pelepasan panas selama bagian bawah. tabrakan ekstrusi.

Sistem manajemen baterai tiga tingkat

Tidak seperti kebanyakan produsen yang mengejar teknologi baterai yang lebih canggih, Tesla, dengan sistem manajemen baterai tiga tingkat, memilih baterai litium 18650 yang lebih matang daripada baterai persegi yang lebih besar. Desain manajemen hierarki dapat mengelola ribuan baterai secara bersamaan. Kerangka kerja sistem manajemen baterai ditunjukkan pada Gambar 7. Ambil contoh sistem manajemen baterai tiga tingkat Tesla oadster:

1) Pada tingkat modul, atur papan Monitor Baterai (BMB) untuk memantau voltase satu baterai di setiap bata modul (sebagai unit manajemen minimum), suhu setiap bata, dan voltase keluaran seluruh modul .


2) BatterySystemMonitor (BSM) diatur pada level paket baterai untuk memantau status pengoperasian paket baterai, termasuk arus, voltase, suhu, kelembapan, orientasi, asap, dll.

3) Di tingkat kendaraan, VSM diatur untuk memantau BSM.