特斯拉Model S的电池安全技术一直是业界关注的焦点。特斯拉电动车使用的是松下提供的NCA系列18650钴酸锂电池,这种电池在能量密度上具有优势,但同时也存在高温稳定性的挑战。为了确保安全,特斯拉采用了多层安全措施,包括在每个电池单元中安装保险丝,以及在电池组中设置独立的防火墙和监控系统。这些设计旨在防止单个电池的问题扩散到整个电池组,从而保护车辆和乘客的安全。特斯拉Model S在NHTSA的碰撞测试中获得了五星评分,显示出其车身结构在保护电池组和乘客方面的优势。然而,即使有这些安全措施,特斯拉车辆在极端情况下仍有起火的风险。例如,车辆底部的电池保护盖被硬物刺穿可能导致火灾。特斯拉通过及时的报警系统和干粉灭火器的使用,能够控制火势并保护乘客安全。尽管特斯拉在电池安全技术上取得了显著进展,但电动车的安全问题仍然是一个需要持续关注和改进的领域。特斯拉的股价在经历了火灾事故后有所下跌,这反映出市场对电动车安全问题的敏感性。特斯拉将继续在电池技术和用户体验上进行创新,以确保其在电动汽车市场的领导地位。
“天啊,伙计,那是特斯拉,是新的。”如果不是亲眼所见,没有人会相信是特斯拉ModelS(查成交价参配优惠政策)Roadster(查成交价参配优惠政策),凭借RoaDSter车型,量产特斯拉电动车累计行驶里程(查成交价参配优惠政策)已经超过1.81亿公里,特斯拉似乎已经用这种方式证明了产品的可靠性。就好像大家都相信泰坦尼克号是一艘永不沉没的游轮。当然,从技术上来说,马斯克确实给了我们很多相信他的理由。
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电池组装结构
既然电池是故障,我们先了解一下。众所周知,特斯拉电动车的电池采用松下提供的NCA系列18650钴酸锂电池,单节电池容量为3100mAh。
这种电池用于笔记本电脑等电子和数字设备,我们对此并不陌生。与电动汽车使用的其他电池类型相比,18650电池的技术更加成熟,在能量方面几乎是比亚迪e6(查成交价参配优惠政策)电池的两倍,也就是说,在相同体积的情况下,由18650电池组成的电池单元(查成交价参配优惠政策)可以储存更多的电能。这也是特斯拉使用这种电池的原因之一。
然而,这种电池仍然很难应用于电动汽车。例如,为了满足电动汽车的需求,需要使用许多18650锂电池,这提出了一个需要解决的问题。如何将它们结合在一起。
85kWh车型的电池单元总共使用了8142节18650节锂电池,工程师们首先将这些电池用砖块和薄片一个个均匀分布,形成一个完整的电池组,位于车身地板上。
虽然结合这几千块电池的方式被业界认为是一件不可思议的事情,但对于特斯拉工程师来说,这只是一个比下一个要解决的问题稍微复杂一点的算术问题。
8650电池的稳定性
虽然18650锂钴氧化物电池是满足更高续航里程的关键,但其高温稳定性略差于镍钴锰氧化物和磷酸铁锂电池,因此在安全性方面需要强有力的技术支持。
暴力的性格给它带来了很多麻烦。记得几年前,索尼因为笔记本产品使用的电池爆炸,采取了召回行动。但目前的18650电池在技术上可以避免自燃或无端爆炸。但是,经过强烈的冲击,这种电池还是有很大的爆炸可能性。此外,它对低温环境的适应性也不是很稳定。在低温环境下,钴酸锂电池容易因过度放电而过热。这样,如何管理这些电池就成了一件非常重要的事情。
如何监控电池组的状态
电池组中的安全装置分布到每18650个钴酸锂电池中,每18650个钴酸锂电池两端装有保险丝。当电池过热或电流过高时,保险丝会被切断,以避免一个电池的异常情况影响整个电池组。
在上面介绍的电池组结构中,我们提到了每个电池组由几个电池片组成,一个电池片由几个电池砖组成,另一个电池砖由几个18650锂钴氧化物电池组成。除了每个18650电池外,每个电池片、每个电池砖还配有保险装置,一旦发现(查成交价参配优惠政策)某个单元内部有问题,就会切断与其他电池单元的联系,避免出现伤害池中鱼的情况。此外,每个电芯都有一个相对独立的空房间,由防火墙隔开,因此即使单个电芯内部发生火灾,也能在一定程度上控制火势,不会迅速蔓延到整个电池组。
当然,安全装置是最后一道屏障。当它被切断时,意味着某个电池单元有问题。如果涉及更换,整个电池组可以“件”为单位进行更换。每个电池并联,而电池砖和电池分别串联,也就是说,当电池在实际使用中出现故障时,车辆不会发生故障,只会影响车辆的续航里程。
保持整个电池组的工作状态,监控每个电池单元的系统,是特斯拉电动汽车性能的关键。通过每个电池片中的电池系统监控器,监控电池片中每个电池砖的状态,不仅包括电流和电压,还包括电池的工作温度、每个电池砖的相对位置以及是否产生烟雾。
电池的温度是影响电池性能的关键因素。如果过高或过低,其工作状态都会出现波动,进一步影响车辆的整体性能。因此,系统需要不断平衡每个电池的温度。上述安全性和电池性能保证都得益于这种电池分级管理模式的设计。
车身结构保证了电池组件的安全性。
特斯拉ModelS之前在NHTSA进行过碰撞测试,最终获得五星评分,这让Elon•马斯克有点自我膨胀。无论如何,ModelS在各种碰撞测试中对假人和电池状态的保护是值得称赞的。让我们通过当时的碰撞来看看这款车的被动安全性能。
NHTSA碰撞测试包括100%正面碰撞、27度侧面碰撞、75度侧面立柱碰撞和侧翻碰撞,以及车顶强度。如果你想了解更多详细的NHTSA碰撞测试方法,可以看看我们之前做的文章。测试项目不够全面。中、美、欧碰撞规则比较
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在100%正面碰撞试验中,ModelS以56km/h的速度撞向刚性护栏,从碰撞时的车身姿态来看,与我们在C-NCAP碰撞试验中看到的情况相比,ModelS的车尾没有明显抬升,这与整个车身的重量分布有关。ModelS的电池分布在汽车底部,电动机位于后轮轴。但该车前部没有像传统车那样配备动力总成,所以整车重量基本集中在车底和尾部,重心较低,所以在本次碰撞测试中,车身的幅度相对较小。
因为不需要在“发动机舱”安装动力总成,所以会有足够的空空间来布置提高车身强度的结构,在这样的碰撞情况下,很难伤害到位于乘员舱下方的电池组。
相比之下,侧面的碰撞对电池的安全性能构成了更大的威胁。因此,使用高强度材料以避免碰撞过程中电池组过度挤压是非常重要的。如上所述,18650锂钴氧化物电池在碰撞过程中确实有爆炸的可能。但是一味的提高强度对乘客来说并不是一件好事,前面碰撞试验分析中提到的吸能缓冲的概念在这里也是有用的。我们可以想象避免电池组被挤压和保护乘客的难度。
从一种材料上可以看出,ModelS的门槛梁采用了由铝制零件组成的多层结构。在抵抗碰撞力的同时,这种结构可以在结构的引导下逐渐吸收碰撞能量。结构概念来自阿波罗飞船登月时使用的着陆器。不知道这是不是想在火星上退休的埃隆•;马斯克想出了这个主意。根据这份报告,在立柱碰撞测试中,ModelS在保护乘员舱方面优于沃尔沃V60(查成交价参配优惠政策)。
考虑到后排有第三排座椅,在后防撞结构的设计上,ModelS在车辆后部配备了两个防撞梁,以减少发生后碰撞时第三排乘客受伤的可能性。
为什么还火着?
看了包括电池安全技术和车身被动安全的介绍,为什么ModelS会在碰撞后起火?事发一段时间后,埃隆•;马斯克发表了相关声明,声明称此次高速事故引发的车辆火灾是由于车辆底部的电池保护盖被硬物刺穿所致。强烈的撞击使穿刺的峰值力超过25吨,并在6.35毫米的车底护板上打了一个直径为76.2毫米的孔。
随即,电池组件前部的通气孔开始释放热量并引发火灾。消防员到达时,采用传统灭火方法,导致火灾面积较大。后来,干粉灭火器被用来控制火势。由于为电池组件内部的每个电池模块都搭建了单独的防火墙,火灾没有蔓延到其他地方。报警系统还通过各种声音和图表及时警告驾驶员尽快离开车辆,最终使驾驶员免于受伤。
编辑摘要:
由于碰撞和火灾事故,今年股价翻了两番的特斯拉股价当天下跌了8.92%。的确,与传统汽车火灾相比,电动车火灾确实更为敏感,比亚迪之前也经历过类似事件。这两件事放在一起看都是意外。一是金属刺穿车底,二是被高速跑车撞了。在这样极端的情况下,即使是传统汽车也不能排除起火的可能。
不可否认,马斯克将电动汽车推向了一个新的高度。在一定程度上,他为特斯拉品牌渲染了个人色彩。当然,对于特斯拉品牌来说,这只是一个方面,更重要的是,它向我们解释了未来的交通将会是什么样子。ModelS应该算是一个真正的开始。接下来,除了继续创造用户体验,电池升级也是产品开发的关键。在马斯克眼里,只有超级电容可以为其所用,但由于技术原因,超级电容并不能完全满足电动汽车的需求。总而言之,在安全方面,电动车厂商(查成交价参配优惠政策)每一步都会非常小心。
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