Discutez de la technologie d'optimisation du système de batterie au lithium de puissance du véhicule électrique pur Tesla

Il n’existe pas de batteries absolument sûres dans le monde, seulement des risques qui ne sont pas entièrement identifiés et évités. Tirer pleinement parti du concept de développement de la sécurité des produits axé sur les personnes. Même si les mesures préventives sont insuffisantes, les risques pour la sécurité peuvent être contrôlés.

Prenons l'exemple de l'accident modèle survenu sur l'autoroute de Seattle en 2013. Il existe un espace relativement indépendant entre les modules de batterie dans le bloc de batteries, qui est isolé par la structure ignifuge. Lorsque la voiture au bas du couvercle de protection de la batterie est percée par un objet dur (la force d'impact atteint 25 t et l'épaisseur du panneau inférieur démonté est d'environ 6,35 mm, le diamètre du trou est de 76,2 mm), ce qui provoque le module de batterie perdre le contrôle de la chaleur et du feu. Dans le même temps, son système de gestion à trois niveaux peut activer le mécanisme de sécurité à temps pour avertir le conducteur de quitter le véhicule dès que possible, afin que le conducteur ne soit finalement pas blessé. Les détails de la conception de la sécurité des véhicules électriques Tesla ne sont pas clairs. Par conséquent, nous avons consulté les brevets pertinents du système de stockage d’énergie électrique pour véhicules électriques Tesla, combinés aux informations techniques existantes, et avons établi une compréhension préliminaire. J'espère que d'autres ont tort. Nous espérons que nous pourrons tirer des leçons de leurs erreurs et éviter la duplication des erreurs. Dans le même temps, nous pouvons donner libre cours à l'esprit de copie et parvenir à l'absorption et à l'innovation.

Batterie Tesla Roadster

Cette voiture de sport est la première voiture de sport purement électrique de Tesla produite en série en 2008, avec une limite de production mondiale de 2 500 voitures. La batterie transportée par ce modèle est située dans le coffre derrière le siège (comme le montre la figure 1). Le poids de l'ensemble de la batterie est d'environ 450 kg, le volume est d'environ 300 L, l'énergie disponible est de 53 kWh et la tension totale est de 366 V.

La batterie de la série Tesla Roadster se compose de 11 modules (comme le montre la figure 2). À l'intérieur du module, 69 cellules individuelles sont connectées en parallèle pour former une brique (ou « brique cellulaire »), suivies de neuf briques connectées en série pour former une batterie. pack de 6831 cellules individuelles dans un module. Le module est une unité remplaçable. Si l'une des piles est cassée, elle doit être remplacée.

Modules remplaçables contenant des piles ; En même temps, le module indépendant peut séparer la batterie unique en fonction du module. À l'heure actuelle, sa cellule unique constitue un choix important pour la production de Sanyo 18650 au Japon.

Selon les mots de Chen Liquan, académicien de l'Académie chinoise des sciences, l'argument sur la sélection de la capacité d'une seule cellule du système de stockage d'énergie des véhicules électriques est l'argument sur la voie de développement des véhicules électriques. À l'heure actuelle, en raison des limites de la technologie de gestion des batteries et d'autres facteurs, les systèmes de stockage d'énergie des véhicules électriques en Chine utilisent principalement des batteries carrées de grande capacité. Cependant, à l'instar de Tesla, il existe peu de systèmes de stockage d'énergie pour véhicules électriques assemblés par des batteries simples de petite capacité, y compris la technologie de Hangzhou. Le professeur Li Gechen de l'Université de technologie de Harbin a proposé un nouveau terme « sécurité intrinsèque », qui a été reconnu par certains experts de l'industrie des batteries. Deux conditions sont remplies : l'une est la batterie avec la capacité la plus faible, et la limite d'énergie n'est pas suffisante pour entraîner de graves conséquences. S'il brûle ou explose lorsqu'il est utilisé ou stocké seul ; Deuxièmement, dans le module de batterie, si une batterie de capacité la plus faible brûle ou explose, elle ne fera pas brûler ou exploser les autres chaînes de cellules. Compte tenu du niveau de sécurité actuel des batteries au lithium, Hangzhou Science and Technology utilise également des batteries au lithium cylindriques de petite capacité pour assembler des blocs-batteries en connexion modulaire parallèle et série (veuillez vous référer au CN101369649). Le dispositif de connexion de la batterie et le schéma de montage sont illustrés à la figure 3.

Il y a également une saillie sur la tête du bloc batterie (la zone P8 sur la figure 5 correspond à la saillie sur le côté droit de la figure 4). Installez deux modules de batterie pour les empiler et les décharger. Il y a 5920 piles simples dans le bloc-piles.

Les 8 zones de la batterie (y compris les projections) sont complètement isolées les unes des autres. Tout d’abord, la plaque d’isolation augmente la résistance structurelle globale de la batterie, rendant ainsi la structure entière de la batterie plus solide. Deuxièmement, lorsque la batterie dans une zone prend feu, elle peut bloquer et empêcher efficacement la batterie dans d’autres zones de prendre feu. Le joint peut être rempli de matériaux à point de fusion élevé et à faible conductivité thermique (comme la fibre de verre) ou d'eau.

Le module de batterie (comme illustré sur la figure 6) est divisé en sept zones (zones m1-M7 sur la figure 6) par la plaque d'isolation en forme de S. La plaque d'isolation de type S fournit un canal de refroidissement pour le module de batterie et est connectée au système de gestion thermique du bloc de batterie.

Par rapport au bloc-batterie Roadster, bien que l'apparence du bloc-batterie modèle ait considérablement changé, la conception structurelle des cloisons indépendantes pour empêcher la propagation de l'emballement thermique se poursuit.

Contrairement au bloc-batterie du Roadster, une seule batterie repose à plat dans la voiture et les batteries individuelles du bloc-batterie du modèle sont disposées verticalement. Comme la batterie unique est soumise à une force d'extrusion lors d'une collision, la force axiale est plus susceptible de générer une contrainte thermique le long de l'enroulement central que la force radiale. Comme le court-circuit interne est hors de contrôle, théoriquement, la batterie de la voiture de sport est plus susceptible de générer une contrainte thermique incontrôlable lors d'une collision latérale que dans d'autres directions, et la batterie du modèle est plus susceptible de générer un emballement thermique lors d'une collision inférieure. collision d'extrusion.

Système de gestion de batterie à trois niveaux

Contrairement à la plupart des fabricants qui recherchent une technologie de batterie plus avancée, Tesla, avec son système de gestion de batterie à trois niveaux, a choisi la batterie au lithium 18650 plus mature au lieu de la batterie carrée plus grande. La conception de gestion hiérarchique peut gérer des milliers de batteries en même temps. Le cadre du système de gestion de batterie est illustré à la figure 7. Prenons comme exemple le système de gestion de batterie à trois niveaux Tesla oadster :

1) Au niveau du module, configurez la carte Battery Monitor (BMB) pour surveiller la tension de la batterie unique dans chaque brique du module (en tant qu'unité de gestion minimale), la température de chaque brique et la tension de sortie de l'ensemble du module. .


2) Le BatterySystemMonitor (BSM) est réglé au niveau de la batterie pour surveiller l'état de fonctionnement de la batterie, y compris le courant, la tension, la température, l'humidité, l'orientation, la fumée, etc.

3) Au niveau du véhicule, un VSM est configuré pour surveiller le BSM.