Tesla电动汽车动力电池体系安全技能初探

世界上没有绝对安全的锂电池，只有没有充沛辨认和防止的危险。充份运用以人为本的产品安全开发理念，防止措施尽管不行充沛，但安全危险尚可操控。

以2013年ModelS在西雅图高速路上的事端为例，电池包内电池模组之间都有相对独立的空间并由防火结构进行隔绝，当车辆底部的电池保护罩被硬物刺穿（冲击力到达25t，并将厚度约6.35mm的车底护板击穿构成直径76.2mm的孔洞）时，形成电池模组发作热失控而起火，但火势并没有敏捷延伸至整个电池包；一起，其三级办理体系也能及时发动安全机制，警告驾驶员赶快离开车辆，终究，驾驶员免于受伤。

Tesla电动汽车终究运用了何种安全规划，其详情不得而知，因此，我们查询了Tesla电动汽车有关电能存储体系的相关专利，并结合现在可获得的技能信息，图管中窥豹，希望“参阅之资，可认为错；参阅之资，能够攻玉”，希望能以其失误为鉴，防止重蹈覆辙，一起也能充沛发挥山寨之精力，完成吸收再创新。

Tesla Roadster电池包

Roadster是Tesla于2008年量产的首款纯电动跑车，全球限量2500台。该车型搭载的电池包坐落座椅后边的行李箱中，整个电池包的分量约450kg，体积约300L，可用能量53kWh，总电压366V。

Tesla Roadster电池包由11个模组串联构成；在模组内部，先由69节单体电芯并联构成一个Brick（或称之为“电池砖”），再由9个Brick串联构成一个模组，整个电池包中共有6831节单体电芯。模组是可替换的单元，如果某节电池出问题需求替换，

能够将包含这节电池的模组进行替换；一起各自独立的模组也能将单体电芯以模组为单元进行分隔。现在，其单体电芯首要选用日本Sanyo出产的18650型锂离子电池。

电动汽车储能体系有关单体电芯容量选型的“大”“小”之争，按中科院陈立泉院士的话说就是电动汽车开展路线之争。现在，由于电池办理技能的约束等多种要素，国内电动汽车的储能体系多选用大容量方形电池，而与Tesla相似选用小容量单体电芯拼装电动汽车储能体系的并不多，其中就包含杭州赛恩斯。该公司来自哈尔滨理工的李革臣教授提出了一个新名词“本征安全性”，在电池行业界获得了部分专家认同，即满意两个条件：一是最小容量电芯，其能量约束为独自使用或存放时若发作焚烧或爆破不足以发作严重后果；二是在电池模块中，一个最小容量电芯若发作焚烧或爆破，不会引起其他电芯连锁焚烧或爆破。考虑到当前锂离子电池的安全性水平，杭州赛恩斯也选用小容量圆柱形锂离子电芯，并选用模块化并联和串联衔接方法装置电池组（可参阅CN 101369649）。

Tesla ModelS电池包

Tesla电动汽车动力电池体系安全技能初探（一）

Tesla于2012年量产的ModelS电池包与Roadster显着不同，其电池包坐落车辆底盘下方，并被金属铝板掩盖，全体为平板型布局。参阅美国专利US8286743 B2 可知：

Model S电池包在内部被隔绝板划分为7个区域，每个区域装置有两个电池模组，每个模组内有370节单体电芯。

在电池包头部还有一个杰出部分，装置了两个电池模组，堆叠排放，电池包内共有5920节单体电芯。

电池包内8个区域（包含杰出部分）相互之间是彻底隔绝的，一是经过隔绝板增加了电池包全体的结构强度，使整个电池包结构愈加坚硬；二是当某个区域的电池起火时能有用隔绝，防止点燃其他区域的电池。隔绝板内部能够被填充高熔点、低热导的资料（例如玻璃纤维）或水。

电池模组其内部被“S”型隔绝板划分为7个区域，“S”型隔绝板内部为电池模组的冷却通道，并与电池包的热办理体系相衔接。

与Roadster电池包相比较，尽管Model S电池包在外形上有较大改变，但经过独立分区以完成阻断热失控发作延伸的结构规划仍得到连续。

与Roadster电池包中的单体电芯在车辆内部均平躺排布不同，Model S电池包中的单体电芯均竖立排布。由于单体电芯在发作磕碰揉捏而遭到外力作用时，沿卷芯轴向受力比径向方向上受力更简单因内部短路而发作热失控，因此从理论上讲，Roadster电池包在旁边面遭受磕碰揉捏时比在其他方向受力更简单发作热失控，而Model S电池包在底面遭受磕碰揉捏时，则更简单发作热失控。

三级电池办理体系

与大部分追求更先进电池技能的厂商不太一样，Tesla没有选用容量更大的方形电池，而是选用了较为老练的18650型锂离子电池，正是因为Tesla研制的三级电池办理体系。经过采纳分层办理的规划，能够一起对数千节电池进行办理，以Tesla Roadster三级电池办理体系为例：

1在模组的层面上，均设置有BMB (Battery Monitor board) ，监控模组内的每Brick（作为最小办理单元）中各个单体电芯的电压、各Brick的温度以及整个模组的输出电压；

2在电池包的层面上，设置有BSM （BatterySystem Monitor)， 监控整个电池包的运转状况，包含电池包的电流，电压，温度，湿度，方位，烟雾等；

别的，在美国专利US20130179012、US 20120105015、US20130049971 A1别离体现了过电流保护、过电压保护、绝缘阻抗监控等技能。