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技术干货 | 一文看懂特斯拉电池构造原理!

 扬眉剑客 2021-09-15

据外媒报道,特斯拉员工发布在领英上的一篇帖子显示:特斯拉公司正在为能源交易团队招聘新成员,来支持其电池和可再生能源项目。

Tesla的电池模块一直是值得称道的设计,今天小优就给大家带来了特斯拉电池的构造原理及拆装步骤详解,全是干货,建议收藏!

特斯拉电池构造原理

Tesla电动车的电池采用了松下提供的NCA系列(镍钴铝体系)18650钴酸锂电池,整车的电池包分为60kW·h或者85kW·h两类(早期产品),单颗电池容量为3100mA·h(一般我们在蓄电池上看到的单位是“A·h”,这主要是根据不同容量的电池来选择不同的单位)。

85kW·h的Model S的电池单元一共运用了8142个18650锂电池,组装时首先将这些电池以单元、模组逐一平均分配,最终组成一整个电池包,池包位于车身底板,如下图所示:

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| 高压电池包组成

电池包内每一节18650钴酸锂电池两端均设有保险装置,每个电池片和电池砖都有保险装置,一旦发现某一单元内部出现问题,保险装置就会将其切断与其他电池单元的联系,从而避免影响整体电池性能的情况出现。

另外,每个电池片之间都有相对独立的空间,由防火墙相隔,即便是单个电池片内部出现了起火的情况,火势也可得到一定控制,不至于迅速蔓延至整个电池包。

 电池模块内部细节如下图所示:

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|高压电池组成局部特征

当然,保险装置是最后的一道屏障,当它切断的时候也就意味着某个电池单元出现了问题,如果涉及更换,整个电池包就可以以“模组”为单位进行更换

每节电池之间以并联的形式连接,而电池单元之间和电池模组之间分别以串联的形式连接,也就是说:在实际用车过程中,当某节电池出现问题时,车辆不会抛锚,受到影响的只是车辆的续航里程。

# Tesla电池单体模块主要构成 #

1、电池单体:在60kW·h的版本中,分真电池和电池填充两种。

2、母线牌:起到了连接电池的作用,将每组电池的正极和负极连接在一起,共有7种不同的规格。

3、隔层:隔层将电池与冷却管隔离并有绝缘的作用。

4、散热铜管:通过每一面与单体连接,将热量带出整个电池模组。

5、隔离板:在电池的顶盖上方,起到绝缘的作用。

6、BMU采集板:测量电压和温度。

7、熔丝:连接电池单体与母线牌,采用半导体中的黏结工艺,对于电池组装而言,这是非常难的工艺。

8、温度传感器:采集温度,其位置在冷却管的输入端和输出端。

9、采样电压采集线束:采集电池电压,并有专门的固定的导线索引结构进行固定。

如下图所示,高压电池位于车辆下方,并通过34个螺栓将其固定在适当的位置,该螺栓将电池固定至车身和副车架。电池是底盘的受力部件,为汽车提供平坦的底面和很低的重心。高压电池提供了结构、空气动力学和操纵方面的优势。

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|高压电池安装位置

早期所有三个Model S电池选件(40kW·h,60kW·h和85kW·h)都利用相同的外壳和内部组件,但是改变了每个模块中的电池数量实现不同能量容量。所有配置均使用锂离子18650电池。85kW·h电池包含16个模块,每个模块包含6个单元,每个单元包含74个单独的电池。每块60kW·h电池包含66个电池,而每块40kW·h电池包含49电池。

每个模块都有自己的电池监视板(BMB),可监视每个电池单元的电压并从模块内的四个点对温度进行采样。BMB通过内部通信总线将此信息报告给电池管理系统(BMS)。然后,BMS使用此信息来管理高压电池温度和SOC。BMS通过动力总成(PT)CAN总线进行通信。为了维持电池的标称温度,它需要散热管理系统。为了管理SOC,它与主充电器、充电端口、驱动逆变器、DC-DC转换器、网关模块和机外充电连接器进行通信。

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|高压电池安装位置Model S Plaid的电池管理系统

电池还包含B+和B-接触器、电流测量分流器和630A的保险丝。

高压电池的作用是提供动力来驱动汽车并运行所有附件系统。它是车辆的主要能源。它向驱动逆变器提供直流电以驱动车辆,并向DC-DC转换器提供直流电以支持12V电气系统。DC-DC转换器还用作高压接线盒,将电流从高压电池分配到A/C压缩机、冷却液加热器和机舱加热器。

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