A Tesla é a única empresa de carros elétricos a usar a bateria ternária de íons de lítio Modelo 18650. Este tipo de bateria tem sido usado em notebooks, câmeras digitais, telefones celulares e outros produtos eletrônicos de consumo. Para o ambiente de aplicação de veículos elétricos, a bateria 18650 utilizada pela Tesla é diferente da bateria 18650 utilizada em dispositivos digitais como notebooks, e seus padrões técnicos também são superiores a esta última. A densidade de energia da bateria é mais de 50% maior do que a de outras baterias de lítio no mesmo período.
As principais razões pelas quais a Tesla escolheu as baterias Panasonic 18650 são: alta densidade de energia, maior estabilidade e consistência; tecnologia relativamente madura, grandes remessas e alto grau de automação de produção, o que pode efetivamente reduzir os custos do sistema de bateria; 1 bilhão de baterias do tipo 18650, o nível de segurança é continuamente aprimorado; a única bateria é pequena em tamanho, mas altamente controlável, o que pode reduzir o impacto da falha de uma única bateria, mesmo que uma unidade da bateria falhe, isso não afetará a bateria como um todo. O desempenho tem um impacto, mas o veículo exibirá uma mensagem de erro para avisar o usuário, o que também é um benefício de ter mais células únicas.
O Model S produzido em massa da Tesla (Figura 5) usa uma bateria de material ternário customizada pela Panasonic, ou seja, uma bateria de lítio com um material de cátodo ternário de níquel-cobalto-alumínio. Embora a bateria do tipo 18650- seja a melhor bateria do mundo, a bateria de lítio tradicional do tipo 18650- também tem algumas fraquezas relativas que suas próprias características não podem ignorar, como ser relativamente sensível à temperatura e baixa consistência. Os requisitos dos veículos elétricos para baterias são longo alcance de cruzeiro com uma única carga, desempenho estável e confiável, alto fator de segurança e muitos ciclos recarregáveis.
A solução da Tesla para as deficiências da bateria tradicional 18650 inclui: materiais eletroquímicos ativos, design de estrutura de célula aprimorado, design de módulo otimizado, mecanismos avançados de proteção contra falhas e controle de carga e descarga da bateria, bem como seu sistema de gerenciamento térmico líder do setor e sistema de gerenciamento de bateria .
Materiais ativos e design de estrutura celular aprimorado levam a um maior armazenamento de energia por unidade de volume/peso, tensão de carregamento mais alta e melhor estabilidade da célula.
O método de paralelismo multicelular é adotado para melhorar a capacidade de descarga instantânea da bateria; a conexão em série de vários módulos da bateria e seu design de tela plana são mais propícios para organizar mais baterias no chassi e melhorar o alcance de cruzeiro de uma única carga.
O mecanismo principal de tratamento de falhas, o controle de carga e descarga da bateria em toda a faixa de temperatura e os algoritmos SOC e SOH de alta precisão, para uma autonomia de cruzeiro de mais de 400 km em um único ciclo, mesmo se 600 cargas e descargas diárias ciclos, ele também pode atender o alcance total de 240,000 km. vida do carro. Na verdade, a Tesla oferece aos clientes uma garantia de quilometragem ilimitada de 8-anos.
O sistema de gerenciamento térmico não se refere apenas ao resfriamento líquido, mas também à aplicação de materiais inovadores para isolamento e condução de calor ao redor da cobertura da célula, bem como ao design de tubos de resfriamento retangulares de alumínio para garantir que a bateria funcione da maneira mais otimizada e faixa de temperatura consistente, de modo a obter consistência de equilíbrio de célula uniforme em baixa temperatura e baixa potência e prolongar a vida útil do ciclo da bateria para atender aos requisitos de nível automotivo.
O sistema de gerenciamento de bateria refere-se a hardware e software de nível automotivo, especialmente vários projetos de segurança, que cooperam com os dispositivos de segurança de células, módulos e baterias para garantir a segurança e a confiabilidade das baterias. Ao mesmo tempo, a estratégia de controle inovadora do sistema garante a otimização do monitoramento da bateria e a precisão do gerenciamento.
Os pesquisadores da Tesla monitoraram de perto cada nível da bateria. Um fusível é instalado em ambas as extremidades de cada unidade de bateria. Uma vez que a bateria está superaquecida ou a corrente é muito grande, ela derreterá imediatamente e desconectará a saída, para evitar danos à bateria. Isso evita afetar toda a bateria devido a condições anormais (superaquecimento ou corrente excessiva) de uma bateria.
Uma placa de monitoramento de bateria (BMB) é disposta em cada módulo de bateria para monitorar a tensão e temperatura de cada módulo de bateria e a tensão de saída de todo o módulo de bateria. Em toda a bateria, um controlador do sistema de bateria e um seguro inteligente são fornecidos para monitorar o ambiente de trabalho de toda a bateria, incluindo a corrente, tensão, temperatura e umidade da bateria.
No nível do sistema, um controlador de segurança do sistema é fornecido para monitorar o controlador do sistema de bateria. Em caso de colisão do veículo, a estrutura externa da bateria pode proteger as células da bateria do impacto e cortar automaticamente a fonte de alimentação. Esse sistema de controle de bateria se tornou o núcleo técnico das baterias de carros da Tesla.
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