就此走下神壇？解析TESLA電池安全技術(shù)

2025-02-16 07:07:59 作者：資訊小編

電池結(jié)構(gòu)及控制

“天啊，伙計，那是特斯拉，是新的。”如果不是親眼所見，沒有人會相信是特斯拉Model S（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）起火。在此之前，憑借RoaDSter車型，量產(chǎn)特斯拉電動車?yán)塾嬓旭偫锍桃呀?jīng)超過1.81億公里，特斯拉似乎已經(jīng)用這種方式證明了產(chǎn)品的可靠性。就好像大家都相信泰坦尼克號是一艘永不沉沒的游輪。當(dāng)然，從技術(shù)上來說，馬斯克確實給了我們很多相信他的理由。

更多精彩視頻，均在車載家庭視頻頻道。

電池組裝結(jié)構(gòu)

既然電池是故障，我們先了解一下。眾所周知，特斯拉電動車的電池采用松下提供的NCA系列18650鈷酸鋰電池，單節(jié)電池容量為3100 mAh 。

這種電池用于筆記本電腦等電子和數(shù)字設(shè)備，我們對此并不陌生。與電動汽車使用的其他電池類型相比，18650電池的技術(shù)更加成熟，在能量方面幾乎是比亞迪e6（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）電池的兩倍，也就是說，在相同體積的情況下，由18650電池組成的電池單元可以儲存更多的電能。這也是特斯拉使用這種電池的原因之一。

然而，這種電池仍然很難應(yīng)用于電動汽車。例如，為了滿足電動汽車的需求，需要使用許多18650鋰電池，這提出了一個需要解決的問題。如何將它們結(jié)合在一起。

85kWh車型的電池單元總共使用了8142節(jié)18650節(jié)鋰電池，工程師們首先將這些電池用磚塊和薄片一個個均勻分布，形成一個完整的電池組，位于車身地板上。

雖然結(jié)合這幾千塊電池的方式被業(yè)界認(rèn)為是一件不可思議的事情，但對于特斯拉工程師來說，這只是一個比下一個要解決的問題稍微復(fù)雜一點(diǎn)的算術(shù)問題。

8650電池的穩(wěn)定性

雖然18650鋰鈷氧化物電池是滿足更高續(xù)航里程的關(guān)鍵，但其高溫穩(wěn)定性略差于鎳鈷錳氧化物和磷酸鐵鋰電池，因此在安全性方面需要強(qiáng)有力的技術(shù)支持。

暴力的性格給它帶來了很多麻煩。記得幾年前，索尼因為筆記本產(chǎn)品使用的電池爆炸，采取了召回行動。但目前的18650電池在技術(shù)上可以避免自燃或無端爆炸。但是，經(jīng)過強(qiáng)烈的沖擊，這種電池還是有很大的爆炸可能性。此外，它對低溫環(huán)境的適應(yīng)性也不是很穩(wěn)定。在低溫環(huán)境下，鈷酸鋰電池容易因過度放電而過熱。這樣，如何管理這些電池就成了一件非常重要的事情。

車身結(jié)構(gòu)安全

如何監(jiān)控電池組的狀態(tài)

電池組中的安全裝置分布到每18650個鈷酸鋰電池中，每18650個鈷酸鋰電池兩端裝有保險絲。當(dāng)電池過熱或電流過高時，保險絲會被切斷，以避免一個電池的異常情況影響整個電池組。

在上面介紹的電池組結(jié)構(gòu)中，我們提到了每個電池組由幾個電池片組成，一個電池片由幾個電池磚組成，另一個電池磚由幾個18650鋰鈷氧化物電池組成。除了每個18650電池外，每個電池片、每個電池磚還配有保險裝置，一旦發(fā)現(xiàn)某個單元內(nèi)部有問題，就會切斷與其他電池單元的聯(lián)系，避免出現(xiàn)傷害池中魚的情況。此外，每個電芯都有一個相對獨(dú)立的空房間，由防火墻隔開，因此即使單個電芯內(nèi)部發(fā)生火災(zāi)，也能在一定程度上控制火勢，不會迅速蔓延到整個電池組。

當(dāng)然，安全裝置是最后一道屏障。當(dāng)它被切斷時，意味著某個電池單元有問題。如果涉及更換，整個電池組可以“件”為單位進(jìn)行更換。每個電池并聯(lián)，而電池磚和電池分別串聯(lián)，也就是說，當(dāng)電池在實際使用中出現(xiàn)故障時，車輛不會發(fā)生故障，只會影響車輛的續(xù)航里程。

保持整個電池組的工作狀態(tài)，監(jiān)控每個電池單元的系統(tǒng)，是特斯拉電動汽車性能的關(guān)鍵。通過每個電池片中的電池系統(tǒng)監(jiān)控器，監(jiān)控電池片中每個電池磚的狀態(tài)，不僅包括電流和電壓，還包括電池的工作溫度、每個電池磚的相對位置以及是否產(chǎn)生煙霧。

電池的溫度是影響電池性能的關(guān)鍵因素。如果過高或過低，其工作狀態(tài)都會出現(xiàn)波動，進(jìn)一步影響車輛的整體性能。因此，系統(tǒng)需要不斷平衡每個電池的溫度。上述安全性和電池性能保證都得益于這種電池分級管理模式的設(shè)計。

車身結(jié)構(gòu)保證了電池組件的安全性。

特斯拉Model S之前在NHTSA進(jìn)行過碰撞測試，最終獲得五星評分，這讓Elon & # 8226馬斯克有點(diǎn)自我膨脹。無論如何，Model S在各種碰撞測試中對假人和電池狀態(tài)的保護(hù)是值得稱贊的。讓我們通過當(dāng)時的碰撞來看看這款車的被動安全性能。

NHTSA碰撞測試包括100%正面碰撞、27度側(cè)面碰撞、75度側(cè)面立柱碰撞和側(cè)翻碰撞，以及車頂強(qiáng)度。如果你想了解更多詳細(xì)的NHTSA碰撞測試方法，可以看看我們之前做的文章。測試項目不夠全面。中、美、歐碰撞規(guī)則比較

相關(guān)視頻:

更多精彩視頻，均在車載家庭視頻頻道。

在100%正面碰撞試驗中，Model S以56 km/h的速度撞向剛性護(hù)欄，從碰撞時的車身姿態(tài)來看，與我們在C-NCAP碰撞試驗中看到的情況相比，Model S的車尾沒有明顯抬升，這與整個車身的重量分布有關(guān)。Model S的電池分布在汽車底部，電動機(jī)位于后輪軸。但該車前部沒有像傳統(tǒng)車那樣配備動力總成，所以整車重量基本集中在車底和尾部，重心較低，所以在本次碰撞測試中，車身的幅度相對較小。

因為不需要在“發(fā)動機(jī)艙”安裝動力總成，所以會有足夠的空空間來布置提高車身強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)，在這樣的碰撞情況下，很難傷害到位于乘員艙下方的電池組。

相比之下，側(cè)面的碰撞對電池的安全性能構(gòu)成了更大的威脅。因此，使用高強(qiáng)度材料以避免碰撞過程中電池組過度擠壓是非常重要的。如上所述，18650鋰鈷氧化物電池在碰撞過程中確實有爆炸的可能。但是一味的提高強(qiáng)度對乘客來說并不是一件好事，前面碰撞試驗分析中提到的吸能緩沖的概念在這里也是有用的。我們可以想象避免電池組被擠壓和保護(hù)乘客的難度。

從一種材料上可以看出，Model S的門檻梁采用了由鋁制零件組成的多層結(jié)構(gòu)。在抵抗碰撞力的同時，這種結(jié)構(gòu)可以在結(jié)構(gòu)的引導(dǎo)下逐漸吸收碰撞能量。結(jié)構(gòu)概念來自阿波羅飛船登月時使用的著陸器。不知道這是不是想在火星上退休的埃隆& # 8226；馬斯克想出了這個主意。根據(jù)這份報告，在立柱碰撞測試中，Model S在保護(hù)乘員艙方面優(yōu)于沃爾沃V60（查成交價|參配|優(yōu)惠政策）。

考慮到后排有第三排座椅，在后防撞結(jié)構(gòu)的設(shè)計上，Model S在車輛后部配備了兩個防撞梁，以減少發(fā)生后碰撞時第三排乘客受傷的可能性。

為什么還火著？

看了包括電池安全技術(shù)和車身被動安全的介紹，為什么Model S會在碰撞后起火？事發(fā)一段時間后，埃隆& # 8226；馬斯克發(fā)表了相關(guān)聲明，聲明稱此次高速事故引發(fā)的車輛火災(zāi)是由于車輛底部的電池保護(hù)蓋被硬物刺穿所致。強(qiáng)烈的撞擊使穿刺的峰值力超過25噸，并在6.35毫米的車底護(hù)板上打了一個直徑為76.2毫米的孔。

隨即，電池組件前部的通氣孔開始釋放熱量并引發(fā)火災(zāi)。消防員到達(dá)時，采用傳統(tǒng)滅火方法，導(dǎo)致火災(zāi)面積較大。后來，干粉滅火器被用來控制火勢。由于為電池組件內(nèi)部的每個電池模塊都搭建了單獨(dú)的防火墻，火災(zāi)沒有蔓延到其他地方。報警系統(tǒng)還通過各種聲音和圖表及時警告駕駛員盡快離開車輛，最終使駕駛員免于受傷。

編輯摘要:

由于碰撞和火災(zāi)事故，今年股價翻了兩番的特斯拉股價當(dāng)天下跌了8.92%。的確，與傳統(tǒng)汽車火災(zāi)相比，電動車火災(zāi)確實更為敏感，比亞迪之前也經(jīng)歷過類似事件。這兩件事放在一起看都是意外。一是金屬刺穿車底，二是被高速跑車撞了。在這樣極端的情況下，即使是傳統(tǒng)汽車也不能排除起火的可能。

不可否認(rèn)，馬斯克將電動汽車推向了一個新的高度。在一定程度上，他為特斯拉品牌渲染了個人色彩。當(dāng)然，對于特斯拉品牌來說，這只是一個方面，更重要的是，它向我們解釋了未來的交通將會是什么樣子。Model S應(yīng)該算是一個真正的開始。接下來，除了繼續(xù)創(chuàng)造用戶體驗，電池升級也是產(chǎn)品開發(fā)的關(guān)鍵。在馬斯克眼里，只有超級電容可以為其所用，但由于技術(shù)原因，超級電容并不能完全滿足電動汽車的需求。總而言之，在安全方面，電動車廠商每一步都會非常小心。

熱門閱讀