Tesla saf elektrikli aracın güç lityum pil sisteminin optimizasyon teknolojisini tartışın

Dünyada kesinlikle güvenli piller yoktur; yalnızca tam olarak tanımlanamayan ve önlenemeyen riskler vardır. İnsan odaklı ürün güvenliği geliştirme konseptinden tam olarak yararlanın. Önleyici tedbirler yetersiz olsa da güvenlik riskleri kontrol altına alınabiliyor.

Örnek olarak 2013 yılında Seattle Ekspres Yolu'nda yaşanan model kazasını ele alalım. Akü paketindeki akü modülleri arasında, yanmaz yapı ile izole edilmiş, nispeten bağımsız bir alan bulunmaktadır. Akü koruma kapağının altındaki araç sert bir cisimle delindiğinde (darbe kuvveti 25 t'ye ulaşır ve sökülen alt panelin kalınlığı yaklaşık 6,35 mm, delik çapı 76,2 mm'dir), bu durum akü modülünün bozulmasına neden olur. ısının ve ateşin kontrolünü kaybetmek. Aynı zamanda, üç seviyeli yönetim sistemi, sürücüyü mümkün olan en kısa sürede aracı terk etmesi konusunda uyarmak için güvenlik mekanizmasını zamanında etkinleştirebilir, böylece sürücünün nihai olarak yaralanmaması sağlanır. Tesla EV'lerin güvenlik tasarımının ayrıntıları net değil. Bu nedenle Tesla Elektrikli Araç Elektrik Enerjisi Depolama Sisteminin ilgili patentlerini mevcut teknik bilgilerle birleştirip ön anlaşmaya vardık. Umarım diğerleri yanılıyordur. Umarız onların hatalarından ders alıp, aynı hataların tekrarlanmasını önleyebiliriz. Aynı zamanda taklit ruhuna tam anlamıyla yer verebilir, özümseme ve yenilikçiliği başarabiliriz.

Tesla Roadster pil takımı

Bu spor araba, Tesla'nın 2008 yılında seri üretime geçen ilk saf elektrikli spor otomobilidir ve küresel üretim limiti 2500 otomobildir. Bu modelin taşıdığı pil takımı koltuğun arkasındaki bagajda bulunmaktadır (Şekil 1'de gösterildiği gibi). Tüm pil paketinin ağırlığı yaklaşık 450 kg, hacmi yaklaşık 300 L, mevcut enerji 53 kWh ve toplam voltaj 366 V'tur.

Tesla Roadster serisi batarya paketi 11 modülden oluşur (Şekil 2'de gösterildiği gibi). Modülün içinde, 69 ayrı hücre bir tuğla (veya "hücre tuğlası") oluşturmak üzere paralel olarak bağlanır ve ardından bir batarya oluşturmak üzere seri olarak bağlanan dokuz tuğla gelir. Bir modülde 6831 ayrı hücre içeren paket. Modül değiştirilebilir bir ünitedir. Pillerden biri bozulursa değiştirilmesi gerekir.

Pil içeren değiştirilebilir modüller; Aynı zamanda bağımsız modül tek aküyü modüle göre ayırabilmektedir. Şu anda tek hücresi Japonya'daki Sanyo 18650 üretimi için önemli bir seçimdir.

Çin Bilimler Akademisi akademisyeni Chen Liquan'ın ifadesiyle, elektrikli araç enerji depolama sisteminin tek hücreli kapasite seçimine ilişkin argüman, elektrikli araçların gelişim yoluna ilişkin argümandır. Şu anda, pil yönetimi teknolojisinin sınırlamaları ve diğer faktörler nedeniyle, Çin'deki elektrikli araç enerji depolama sistemleri çoğunlukla büyük kapasiteli kare piller kullanıyor. Ancak Tesla'ya benzer şekilde, Hangzhou Teknolojisi de dahil olmak üzere küçük kapasiteli tek pillerle bir araya getirilen az sayıda elektrikli araç enerji depolama sistemi bulunmaktadır. Harbin Teknoloji Üniversitesi'nden Profesör Li Gechen, pil endüstrisindeki bazı uzmanlar tarafından kabul edilen yeni bir "doğal güvenlik" terimi önerdi. İki koşul karşılanıyor: Biri pilin en düşük kapasiteye sahip olması ve enerji sınırının ciddi sonuçlara yol açacak kadar yeterli olmaması. Tek başına kullanıldığında veya saklandığında yanar veya patlarsa; İkincisi, pil modülünde, en düşük kapasiteye sahip bir pilin yanması veya patlaması durumunda, diğer hücre zincirlerinin yanmasına veya patlamasına neden olmayacaktır. Lityum pillerin mevcut güvenlik seviyesi göz önüne alındığında Hangzhou Science and Technology, pil paketlerini modüler paralel ve seri bağlantıyla birleştirmek için küçük kapasiteli silindirik lityum piller de kullanıyor (lütfen CN101369649'a bakın). Akü bağlantı cihazı ve montaj şeması Şekil 3'te gösterilmektedir.

Pil takımının kafa kısmında da bir çıkıntı bulunmaktadır (Şekil 5'teki P8 alanı, Şekil 4'ün sağ tarafındaki çıkıntıya karşılık gelmektedir). İstifleme ve boşaltma için iki akü modülü takın. Pil paketinde 5920 adet tekli pil bulunmaktadır.

Pil paketindeki 8 alan (çıkıntılar dahil) birbirinden tamamen izole edilmiştir. Her şeyden önce izolasyon plakası, pil paketinin genel yapısal gücünü artırarak tüm pil paketi yapısının daha sağlam olmasını sağlar. İkincisi, bir bölgedeki batarya alev aldığında, diğer bölgelerdeki bataryanın alev almasını etkili bir şekilde bloke edebilir ve önleyebilir. Conta, erime noktası yüksek ve ısı iletkenliği düşük malzemeler (cam elyafı gibi) veya su ile doldurulabilir.

Akü modülü (Şekil 6'da gösterildiği gibi) s şeklindeki izolasyon plakası ile yedi alana (Şekil 6'da m1-M7 alanları) bölünmüştür. S tipi izolasyon plakası, akü modülü için bir soğutma kanalı sağlar ve akü paketinin termal yönetim sistemine bağlanır.

Roadster akü paketiyle karşılaştırıldığında, model akü paketinin görünümü önemli ölçüde değişmiş olsa da, termal kaçakların yayılmasını önleyecek bağımsız bölmelerin yapısal tasarımı devam ediyor.

Roadster akü paketinin aksine, tek bir akü arabanın içinde düz bir şekilde durur ve Model akü paketinin tekli aküleri dikey olarak düzenlenir. Tek batarya çarpışma sırasında ekstrüzyon kuvvetine maruz kaldığından, eksenel kuvvetin çekirdek sargısı boyunca termal stres yaratma olasılığı radyal kuvvetten daha fazladır. Dahili kısa devre kontrolden çıktığından, teorik olarak, spor araba akü grubunun yandan çarpışma sırasında diğer yönlere göre kontrol dışı termal gerilim oluşturma olasılığı daha yüksektir ve model akü grubunun alttan çarpışma sırasında termal kaçak oluşturma olasılığı daha yüksektir. ekstrüzyon çarpışması.

Üç seviyeli akü yönetim sistemi

Daha gelişmiş pil teknolojisi peşinde koşan çoğu üreticinin aksine Tesla, üç seviyeli pil yönetim sistemiyle, daha büyük kare pil yerine daha olgun 18650 lityum pili seçti. Hiyerarşik yönetim tasarımı binlerce pili aynı anda yönetebilir. Pil yönetim sisteminin çerçevesi Şekil 7'de gösterilmektedir. Örnek olarak Tesla oadster üç seviyeli pil yönetim sistemini ele alalım:

1) Modül düzeyinde, Pil İzleme kartını (BMB), modülün her bir parçasındaki tek pilin voltajını (minimum yönetim birimi olarak), her bir tuğlanın sıcaklığını ve tüm modülün çıkış voltajını izleyecek şekilde ayarlayın. .


2) BatterySystemMonitor (BSM), akım, voltaj, sıcaklık, nem, yön, duman vb. dahil olmak üzere pil takımının çalışma durumunu izlemek için pil takımı seviyesinde ayarlanır.

3) Araç seviyesinde, BSM'yi izlemek için bir VSM ayarlanır.