特斯拉專利解析報(bào)告

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)專心-專注-專業(yè)精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上專心-專注-專業(yè)特斯拉專利解析報(bào)告北京新能源汽車股份有限公司2014年7月目錄 TOC o 1-3 h z u 特斯拉專利簡介特斯拉公司簡介特斯拉(Tesla)汽車公司成立于2003年，總部設(shè)在美國加州的硅谷地帶，以生產(chǎn)和銷售電動汽車為主要業(yè)務(wù)，2010年6月29日，特斯拉在納斯達(dá)克上市，其旗下的車型包括MODEL S、ROADSTER，以及即將上市的MODEL X。2014年6月12日，特斯拉電動汽車公司創(chuàng)始人兼CEO伊隆馬斯克在其博客上發(fā)布文章，宣布“特斯拉將不會對任何處于善意使用

2、我們技術(shù)的人發(fā)起專利訴訟”免費(fèi)公開其所有專利。對于特斯拉公司公開專利舉動，業(yè)內(nèi)存在不同的觀點(diǎn)：(1)降低電動汽車零部件供應(yīng)商成本，推動更多電動汽車基礎(chǔ)設(shè)施的發(fā)展，使電動車更具吸引力、更便宜，這些最終都有利于特斯拉；(2)吸引其他汽車制造商使用特斯拉標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)涉及電池和部分特種電動車時(shí)，選擇特斯拉作為供應(yīng)商；(3)利用特斯拉的曝光度引發(fā)深入對話，這可能最終帶來專利體系改革，但當(dāng)前美國三大汽車制造商(通用、克萊斯勒、福特汽車)并沒有合作的意象；(4)僅僅是一種特斯拉宣傳手段，特斯拉并沒有以任何方式切斷未來訴訟的可能。不論特斯拉公司基于哪種考慮公開專利，特斯拉在電動汽車銷售和技術(shù)集成方面的優(yōu)越性，伴隨

3、著ROADSTER和MODEL S的上市變得越來越明顯。借此特斯拉公司公開專利契機(jī)，開展對特斯拉專利的分析和對標(biāo)比較，對于促進(jìn)自身技術(shù)的完善和提升，具有重要的價(jià)值和意義。針對特斯拉電動汽車專利公開事宜，北京汽車新能源汽車有限公司和北京理工大學(xué)合作，對特斯拉的專利進(jìn)行了梳理和分析。特斯拉專利總體介紹對特斯拉汽車公司在世界范圍內(nèi)的專利，進(jìn)行了查詢和整理，截止2014年共計(jì)671項(xiàng)專利，其中特斯拉公司在美國本土申請了絕不大部分的專利，其他少部分申請記錄分布在歐洲、日本和其他地區(qū)，具體分布和各區(qū)域數(shù)量，如 REF _Ref h 圖 11示：圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC

4、 s 1 1特斯拉世界范圍內(nèi)專利申請分布專利初步篩選分析針對上述專利671項(xiàng)專利，除去：(1)和美國本土申請專利內(nèi)容一致的其他區(qū)域的的專利；(2)美國本土外觀設(shè)計(jì)類等非重點(diǎn)專利中內(nèi)容一致(權(quán)利要求不一致)的專利。經(jīng)篩選后還有360項(xiàng)申請記錄，并對這360項(xiàng)專利進(jìn)行了初步分析。年專利申請量下圖是特斯拉申請專利的時(shí)間分布，可以看出，申請專利數(shù)量主要集中在2010年2013年，且以2013年居多。申請數(shù)量逐年增加，2014年專利數(shù)量減少，可能由于兩種原因：(1)2014年申請的專利有較多還未進(jìn)行第一次公示；(2)2014年特斯拉公司未處于新車型開發(fā)期。圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 *

5、 ARABIC s 1 2各年申請量專利分類統(tǒng)計(jì)初步篩選后的360項(xiàng)專利的總體結(jié)構(gòu)如 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 13所示：圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 3總體分類結(jié)構(gòu)外觀設(shè)計(jì)類主要包括整車、車門和輪轂三個(gè)子類。其中整車部分包括：觸摸屏設(shè)計(jì)、座椅安裝、車身外形設(shè)計(jì)、天窗控制；車門部分包括：車門的密封，車門的控制，車門的設(shè)計(jì)；輪轂部分包括：輪轂的外形設(shè)計(jì)。金屬電池相關(guān)專利共有6項(xiàng)，主要包括：金屬空氣電池和非金屬空氣電池的復(fù)合使用，金屬空氣的充電管理和金屬空氣電池的安全管理。金屬電池的優(yōu)點(diǎn)是能量密度高，但金屬電池供氧要求高、放電率

6、低、可循環(huán)次數(shù)少。常見的有鋁空氣電池、鋅空氣電池、鋰空氣電池和鐵空氣電池。鋰離子電池包括六個(gè)部分：(1)動力電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)，其包括a)熱管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；b)熱管理的控制策略；c) 熱失控的防護(hù)措施。(2)電池系統(tǒng)充電控制。(3)電池系統(tǒng)集成方法，其包括a)總體系統(tǒng)布置與裝配；b)排氣系統(tǒng)；c)電池箱密封。(4)電池安全監(jiān)測或改進(jìn)。(5)單體電池結(jié)構(gòu)優(yōu)化。(6)電池其他方面的改進(jìn)，主要包括電池的容錯(cuò)性設(shè)計(jì)，電池的絕緣電阻測量，電池箱的干燥等。電機(jī)相關(guān)專利包括：(1)電機(jī)控制，其主要包括電機(jī)的驅(qū)動管理。(2)電機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)或制造，包括a)轉(zhuǎn)子制造；b)電機(jī)繞組制造方法；c)轉(zhuǎn)子的冷卻。；(3)電機(jī)其

7、他方面的改進(jìn)，主要包括轉(zhuǎn)子溫度估計(jì)和電機(jī)連接件整車部分的專利包括：(1)整車驅(qū)動系統(tǒng)，主要包括a)雙電機(jī)驅(qū)動模式；b)全驅(qū)動模式；(2)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，主要包括碰撞吸能結(jié)構(gòu)；(3)整車其他方面，主要包括整車熱管理和空氣懸架控制系統(tǒng)；在初步分析的專利中，未歸類的其他類專利主要包括：發(fā)電系統(tǒng)，充電站管理、出風(fēng)口設(shè)計(jì)。特斯拉公司在整車輕量化部分，沒有專利申請的記錄，其原因可能如下：(1)整車輕量化不是特斯拉公司的核心技術(shù)，在整車輕量化技術(shù)方面，特斯拉公司不如其他汽車廠商；(2)特斯拉電動汽車的車身參照了其他汽車企業(yè)的設(shè)計(jì)(例如蓮花、菲斯克)。專利分類分布情況在初步篩選后的360項(xiàng)專利中，各部分專利的數(shù)目和

8、在總體內(nèi)所占的比例如 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 14所示。圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 4總體分類的分布可以看出鋰離子電池系統(tǒng)方面的專利占總體專利的50%以上(184項(xiàng))，是特斯拉公司專利戰(zhàn)略的重點(diǎn)，也是該公司歷年來研究工作的重點(diǎn)。特斯拉公司在宣傳中多次提及自身獨(dú)特的動力電池系統(tǒng)技術(shù)，在專利保護(hù)戰(zhàn)略中可以看出與宣傳是一致的。同時(shí)，特斯拉汽車獨(dú)特的18650小容量電池成組技術(shù)雖在電動汽車業(yè)界存在不同的聲音，但現(xiàn)階段看，在商業(yè)應(yīng)用上是成功的。專利所有權(quán)初步篩選的360項(xiàng)專利中，特斯拉公司原申請了很多專利，并引進(jìn)了一部分專利；但目

9、前很大一部分專利做了抵押。其分布情況如 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 15所示：圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 5初步篩選專利所有權(quán)特斯拉公司在鋰離子電池部分做了很重要的專利布局，申請了大量有關(guān)鋰離子電池的專利，并引進(jìn)了一部分專利；目前作為特斯拉公司戰(zhàn)略重點(diǎn)的鋰離子電池部分的專利，很大一部分做了抵押。其具體情況如 REF _Ref h 圖 16所示。圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 6鋰離子電池部分專利所有權(quán)由上可知，特斯拉公司已經(jīng)失去了包括核心鋰離子電池技術(shù)方面的大部分專利的所有權(quán)，至于其宣

10、稱專利公開，并不能完全消除侵權(quán)的可能性。重點(diǎn)專利介紹針對上述初步篩選的360個(gè)專利，進(jìn)行了進(jìn)一步的分析，進(jìn)一步篩選出75項(xiàng)專利，作為重點(diǎn)專利，進(jìn)行了創(chuàng)新點(diǎn)的整理。重點(diǎn)專利分布統(tǒng)計(jì)作為重點(diǎn)的專利，主要包括鋰離子電池部分(58項(xiàng))、電機(jī)部分(4項(xiàng))、整車部分(6項(xiàng))和界面控制系統(tǒng)(7項(xiàng))，其具體分類和分布情況如 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 17和 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 18所示：圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 7重點(diǎn)專利分類明細(xì)圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 8

11、重點(diǎn)專利分類分布在重點(diǎn)專利分析中，主要是對特斯拉核心技術(shù)鋰離子電池部分做了詳細(xì)的專利解讀，并分析了電機(jī)部分、整車部分的比較新穎的結(jié)構(gòu)或控制和界面控制系統(tǒng)的組成。重點(diǎn)專利的專利所有權(quán)75項(xiàng)重點(diǎn)專利中，基本上都是特斯拉專利原有的專利，只有很少一部分是引進(jìn)的。重點(diǎn)專利部分的所有權(quán)和重點(diǎn)專利中鋰離子電池部分的專利所有權(quán)如 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 19和 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 110所示。圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s 1 9重點(diǎn)專利所有權(quán)圖 STYLEREF 1 s 1 SEQ 圖 * ARABIC s

12、1 10鋰離子電池部分專利所有權(quán)由 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 19和 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 110中可知，重點(diǎn)分析的75項(xiàng)專利中，有絕大部分專利做了抵押，其中特斯拉核心專利鋰離子電池部分，也絕大部分都做了抵押。經(jīng)咨詢，多數(shù)專家認(rèn)為，特斯拉此舉在戰(zhàn)略上是整合社會資源的一部分。鋰離子電池電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)當(dāng)前，鋰離子電池是電動汽車動力電池應(yīng)用的主體，其充放電性能、使用壽命等均受到溫度的影響，如 REF _Ref h 圖 21 REF _Ref h 圖 23 PNC BANK，NATIONAL ASSOCIATION，KANSAS. Metho

13、d of controlling system temperature to extend battery pack life（控制系統(tǒng)溫度與延長電池壽命的方法）: US，2012/ P. 2011-10-32012-1-26. （已抵押）。電池在放電過程中，要放出一定的熱量，動力電池箱在狹小的空間中集中大量的鋰離子電池（特斯拉汽車使用了近8000塊電池單體），快速有效的散熱冷卻系統(tǒng)是必不可少的。當(dāng)電池的充放電倍率增加時(shí)，如產(chǎn)生的大量熱量不能及時(shí)排出，會進(jìn)一步加劇熱量的集聚，嚴(yán)重時(shí)將導(dǎo)致熱失控。熱失控也可能由電池內(nèi)部短路、不正當(dāng)?shù)氖褂?、機(jī)械濫用、制造缺陷，或者長期暴露在極端溫度下等引起。熱失控

14、的起始階段，主要體現(xiàn)在電池內(nèi)外部的溫度的異?？焖僭黾樱约半姵貎?nèi)部副反應(yīng)導(dǎo)致的氣體排放引起的內(nèi)壓增加。單體電池出現(xiàn)熱失控的時(shí)候，高溫高壓有可能足以破壞電池封裝，出現(xiàn)著火、甚至爆炸事故。事故電池單體的高溫在缺乏電池間隔離防護(hù)的情況下也會傳播到鄰近的電池單體（ REF _Ref h 圖 24所示 MIDLAND LOAN SERVICES，INC, KANSAS. Cell thermal runaway propagation resistant battery pack（防止熱失控蔓延的電池組）: US，7，820，319 P. 2009-11-252010-10-16. （已抵押）。圖 ST

15、YLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 1不同溫度下動力電池的放電特性圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 2不同溫度下動力電池的循環(huán)放電容量圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 3 不同溫度下動力電池儲能特性圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 4電池?zé)崾Э氐穆犹厮估竟_的專利中涉及到電池?zé)峁芾淼膶＠灿?jì)68篇，其中熱管理結(jié)構(gòu)與控制策略共計(jì)36篇，熱失控的檢測及其防護(hù)措施共計(jì)32篇。具體的分類如 REF _Ref h 圖 25所示。通過篩選，其中的28篇作為重點(diǎn)

16、專利進(jìn)行分析。圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 5熱管理相關(guān)專利分布冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化特斯拉使用液體為導(dǎo)熱介質(zhì)，其冷卻系統(tǒng)的形式多種多樣。本類型專利包含了兩種，一是利用導(dǎo)熱管的空間布置對電池進(jìn)行冷卻；二是直接利用冷卻液對電池進(jìn)行冷卻。導(dǎo)熱管型冷卻系統(tǒng)優(yōu)化特斯拉專利針對圓柱形電池進(jìn)行導(dǎo)熱管的優(yōu)化 MIDLAND LOAN SERVICES，INC, KANSAS. Optimized cooling tube geometry for intimate thermal contact with cells(接觸式冷卻管路優(yōu)化設(shè)計(jì)): US，2008/ P. 2

17、007-6-182008-12-18. （已抵押） Tesla Motors, Inc. Overmolded thermal interface for use with a battery cooling system (二次成型熱界面電池冷卻系統(tǒng)): US， P. 2011-5-62013-9-24.， REF _Ref h 圖 26為優(yōu)化前的流道結(jié)構(gòu)， REF _Ref h 圖 27優(yōu)化后的流道結(jié)構(gòu)。優(yōu)化后的流道結(jié)構(gòu)更適應(yīng)電池的形狀，從而提高空間的利用率，且增大了與電池的接觸面積，提升了冷卻效果。圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 6優(yōu)化前水道布置圖

18、 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 7優(yōu)化后水道布置雖然上述流道結(jié)構(gòu)具有多種優(yōu)點(diǎn)，但是在加工制造過程中，流道的弧度難以達(dá)到與電池嚴(yán)絲合縫的貼合，這就會導(dǎo)致電池與導(dǎo)熱管的接觸面積減小，造成導(dǎo)熱不通暢。采用熱界面材料制成導(dǎo)熱管的導(dǎo)熱套，與導(dǎo)熱流道結(jié)合，如 REF _Ref h 圖 28和 REF _Ref h 圖 29。鋸齒形的界面材料，不僅增大了與電池的接觸面積，而且降低了對導(dǎo)熱管生產(chǎn)工藝的要求 NOTEREF _Ref h * MERGEFORMAT 4。701導(dǎo)熱管；703熱界面；705平滑面；707非平滑面；901波浪形凸起；903局部放大圖；905平滑面

19、熱界面厚度；907非平滑面熱界面厚度701導(dǎo)熱管；703熱界面；203單體電池圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 8導(dǎo)熱管截面圖圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 9熱界面與電池表面接觸圖 REF _Ref h 圖 28為導(dǎo)熱管的截面圖，導(dǎo)熱套套在管道外面，利用導(dǎo)熱套外側(cè)鋸齒形結(jié)構(gòu)增大與電池的接觸面積，如 REF _Ref h 圖 29所示。電池單體單體插入冷卻管道時(shí)也需有特定的方向才能達(dá)到熱界面與電池表面良好的接觸情況，如 REF _Ref h 圖 210所示。701導(dǎo)熱管；703熱界面；901波浪形凸起；1401單體電

20、池安裝方向圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 10電池單體相對導(dǎo)熱管安裝方向示意圖冷卻水套型冷卻系統(tǒng)優(yōu)化冷卻水套由一個(gè)空心的外殼組成，冷卻液通過該殼體的入口和出口流入或流出，如 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 211所示 Tesla Motors, Inc. Battery coolant jacket (電池冷卻水套): US， P. 2011-6-302014-2-11.。電池以冷卻劑隔離墻為界被劃分若干組，冷卻劑隔離墻將電池組和液體冷卻劑隔離開流量控制器控制冷卻液體流進(jìn)和流出冷卻水套的管道路徑，例如使冷卻劑流動路徑在電池單體之間發(fā)

21、生改變。圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 11冷卻水套整體結(jié)構(gòu)冷卻水套的尺寸與其相應(yīng)的電池單體數(shù)量相關(guān)，但也受制造工藝所限制，總體上來說，水套越大，對其進(jìn)行密封就越難。此外，單個(gè)水套所能有效密封的單體數(shù)量受冷卻液的體積及流速、單體和導(dǎo)熱管之間的熱接觸面積、冷卻液流入的溫度、電池?zé)嶝?fù)載及期望的單體溫度范圍所限制。圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 12電池模塊隔離結(jié)構(gòu)圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 13隔離墻與冷卻液流動1圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC

22、 s 1 14隔離墻與冷卻液流動2圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 15隔離墻與冷卻液流動3如 REF _Ref h 圖 212所示，采用機(jī)械可壓縮的導(dǎo)熱材料包裹每個(gè)單體，即使單體和水套孔在溫度變化時(shí)會以不同速率膨脹、收縮，這層材料可以確保獲得必要的導(dǎo)熱性。隔離墻可以控制冷卻液的流動方向，以滿足不同的功能需求，如 REF _Ref h 圖 213 REF _Ref h 圖 215所示，通過改變隔離墻的位置可以得到如圖所示的冷卻液流動方式。溫度控制的結(jié)構(gòu) REF _Ref h 圖 216為溫度控制系統(tǒng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) NOTEREF _Ref h * MERGEF

23、ORMAT 1，其中能量存儲系統(tǒng)ESS在本文中指動力電池包。為將ESS（605）產(chǎn)生的熱量及時(shí)疏散，特斯拉設(shè)計(jì)了兩級冷卻系統(tǒng)：右側(cè)為電池冷卻子系統(tǒng)（601），通過冷卻泵驅(qū)動冷卻液對ESS進(jìn)行液體冷卻；左側(cè)為制冷子系統(tǒng)（603），通過熱交換器（605），對右側(cè)高溫的冷卻液進(jìn)行冷卻，加強(qiáng)冷卻效果。若ESS溫度處于第一溫度范圍內(nèi)（較低溫度范圍，但需要冷卻），則開啟液體冷卻（617）和散熱片（623）進(jìn)行散熱；若動力電池放電電流較大，發(fā)熱量較高，使得ESS溫度達(dá)到第二溫度范圍內(nèi)，則在上述基礎(chǔ)上增加風(fēng)扇強(qiáng)制對流散熱；若動力電池發(fā)熱量進(jìn)一步加大、或出現(xiàn)熱失控，使得ESS溫度高于第二溫度范圍，則在上述基礎(chǔ)上

24、開啟制冷子系統(tǒng)，即雙冷卻系統(tǒng)，對冷卻劑進(jìn)行降溫。在后續(xù)的專利申請中 MIDLAND LOAN SERVICES，INC, KANSAS. battery pack temperature optimization control system（電池組溫度優(yōu)化控制系統(tǒng)）: US， P. ； 2009-3-182010-10-16. （已抵押），特斯拉對該結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改進(jìn)，在ESS內(nèi)部布置多條流道結(jié)構(gòu)1001、1003，通過節(jié)流閥控制流道內(nèi)冷卻劑的流量，可實(shí)現(xiàn)ESS內(nèi)部的分區(qū)溫度控制，提高其內(nèi)部溫度的均勻性，如 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 217。501-能量存儲系統(tǒng)；60

25、1-電池冷卻系統(tǒng)；603-制冷系統(tǒng)；605-熱交換裝置；607-壓縮機(jī)；609冷凝室；611-風(fēng)扇；613-熱平衡閥；615-干燥分離裝置；617-導(dǎo)熱管；619-冷卻泵；621-冷卻劑存儲器；623-散熱片；625-風(fēng)扇；627-加熱器圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 16動力電池溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)501-能量存儲系統(tǒng)；601-電池冷卻系統(tǒng)；603-制冷系統(tǒng)；605-熱交換裝置；607-壓縮機(jī)；609冷凝室；611-風(fēng)扇；613-熱平衡閥；615-干燥分離裝置；617-導(dǎo)熱管；619-冷卻泵；621-冷卻劑存儲器；623-散熱片；625-風(fēng)扇；627-加熱

26、器；1001，1003-導(dǎo)熱管導(dǎo)熱管；1005-節(jié)流閥；圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 17改進(jìn)的動力電池溫度控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了滿足電池的正常工作條件以及給乘客制熱和制冷等需求，電動汽車一般需要多個(gè)獨(dú)立的熱管理系統(tǒng)，這使得其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制難度大。特斯拉針對上述情況提出了一種解決方法 Tesla Motors, Inc. Centralized multi-zone cooling for increased battery efficiency (高效集中式多區(qū)冷卻): US， P. 2007-7-182011-2-15. （已抵押），其主要結(jié)構(gòu)分為冷卻子

27、系統(tǒng)，控制子系統(tǒng)，電池循環(huán)子系統(tǒng)和乘客艙循環(huán)子系統(tǒng)。如 REF _Ref h 圖 218所示，冷卻子系統(tǒng)（202）有多種降溫的方法，例如，壓縮制冷劑降溫，制冷劑可以為四氟化碳或R134a（國際主流的環(huán)保制冷劑之一）等；通過電熱方法如帕爾貼效應(yīng) WILMINGTON TRUST COMPANY，DELAWARE. Electric vehicle thermal management system and method（電池?zé)峁芾硐到y(tǒng)和方法）: US，8，658，299 P. ；2011-3-32014-4-25. （已抵押）（Peltier Effect, 利用電流通過兩種特殊物質(zhì)的結(jié)點(diǎn)處而產(chǎn)

28、生溫度降低的現(xiàn)象）降溫。乘客艙空調(diào)子系統(tǒng)（206），用于為車廂降溫。在傳統(tǒng)汽車中，乘客艙空調(diào)子系統(tǒng)包括電風(fēng)扇，導(dǎo)管和通風(fēng)管等。如果該子系統(tǒng)中含有冷卻劑，則子系統(tǒng)中還應(yīng)有膨脹閥和蒸發(fā)器?？梢酝ㄟ^電風(fēng)扇吹過蒸發(fā)器使得蒸發(fā)器為車廂提供冷卻空氣?？刂谱酉到y(tǒng)用于管理冷卻液或其他冷卻介質(zhì)在冷卻子系統(tǒng)與電池循環(huán)子系統(tǒng)或車廂冷卻子系統(tǒng)之間的流動。202冷卻子系統(tǒng)；204電池循環(huán)子系統(tǒng)；206車廂循環(huán)子系統(tǒng)；208控制系系統(tǒng)圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 18集中式冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖將專利 NOTEREF _Ref h 6與專利 NOTEREF _Ref h 7結(jié)合，特斯

29、拉給出了更廣義的分區(qū)控制結(jié)構(gòu)，通過程序（310）控制電磁閥（308）調(diào)節(jié)冷卻系統(tǒng)對不同區(qū)域冷卻劑的流量，實(shí)現(xiàn)不同區(qū)域的溫度控制，如 REF _Ref h 圖 219所示。302冷卻子系統(tǒng)；304除電池以外需要冷卻的區(qū)域1；306電池區(qū)域；308閥門；310控制子系統(tǒng)圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 19集中式冷卻系統(tǒng)功能模塊圖在上述專利基礎(chǔ)上，特斯拉從整車溫度控制出發(fā)，建立了整車熱管理的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，如 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 220所示 MIDLAND LOAN SERVICES，INC, KANSAS. Electric ve

30、hicle thermal management system（電動車電池管理系統(tǒng)）: US，7，841，431 P. 2009-10-72010-10-16. （已抵押）。驅(qū)動冷卻子系統(tǒng)、電池冷卻子系統(tǒng)、乘客艙通風(fēng)冷卻子系統(tǒng)均以液體為主要的傳熱介質(zhì)，并配有風(fēng)扇和散熱片。當(dāng)散熱量不大時(shí)，各子系統(tǒng)可自行完成溫度控制；外界溫度較高時(shí)，需要對驅(qū)動系統(tǒng)，乘客艙和電池箱進(jìn)行散熱降溫，制冷子系統(tǒng)通過熱交換裝置，吸收電池箱和乘客艙冷卻導(dǎo)管中的熱量，達(dá)到降低冷卻劑溫度的作用，驅(qū)動系統(tǒng)中的冷卻劑可通過節(jié)流閥，從乘客艙的冷卻劑流道中引流低溫冷卻劑，從而加強(qiáng)冷卻效果；環(huán)境溫度較低時(shí)，需要對乘客艙進(jìn)行加熱，驅(qū)動系統(tǒng)發(fā)

31、熱量較大，需進(jìn)行冷卻，可聯(lián)通節(jié)流閥（155）和（157），將驅(qū)動冷卻系統(tǒng)中已經(jīng)加熱的冷卻液倒流到乘客艙中，待加熱器和風(fēng)扇將這部分熱量散熱至乘客艙后，再通過節(jié)流閥（159）將低溫的冷卻劑倒流回驅(qū)動冷卻系統(tǒng)。通過節(jié)流閥調(diào)節(jié)各子系統(tǒng)冷卻劑的流向，合理調(diào)配車輛運(yùn)行中產(chǎn)生的熱量，實(shí)現(xiàn)了低能耗下的整車溫度的綜合控制。101-驅(qū)動冷卻子系統(tǒng)； 103-制冷系統(tǒng)；105-電池冷卻系統(tǒng)；107-乘客艙空調(diào)；133-熱交換裝置；109、139、151導(dǎo)熱管；141-冷卻泵； 155、157、159-節(jié)流閥；137-能量存儲系統(tǒng)；圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 20整車熱管理

32、系統(tǒng)溫度控制的控制策略冷卻系統(tǒng)控制策略針對不同復(fù)雜程度的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，特斯拉給出了多個(gè)溫度控制策略，有的僅以ESS內(nèi)部溫度作為參考，有的也將環(huán)境溫度考慮在內(nèi)，而且環(huán)境溫度有多重獲取方法如 = 1 * GB3 傳感器直接檢測， = 2 * GB3 根據(jù)歷史記錄查表， = 3 * GB3 根據(jù)時(shí)間地點(diǎn)，去數(shù)據(jù)庫查詢等。本文給出了兩個(gè)典型的溫度控制策略 NOTEREF _Ref h 6。 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 221為ESS分區(qū)溫度控制策略流程圖，首先判斷ESS平均溫度是否處于一定范圍內(nèi)（901），如高于該范圍，則開啟雙冷卻系統(tǒng)（903）；若低于該溫度范圍則關(guān)閉冷卻系統(tǒng)（

33、707）；若處于該范圍內(nèi)，則將環(huán)境溫度與ESS分區(qū)內(nèi)的平均溫度進(jìn)行對比（709），若環(huán)境溫度高于分區(qū)平均溫度則關(guān)閉該分區(qū)導(dǎo)熱管導(dǎo)熱管（1105、1107）；若環(huán)境溫度低于分區(qū)內(nèi)溫度則開啟分區(qū)流道，對該區(qū)域進(jìn)行冷卻（1109、1111）。低溫下動力電池的充放電能力會下降，所以低溫環(huán)境下應(yīng)對動力電池進(jìn)行加熱，以提高其充放電性能，所以 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 222給出了帶有加熱系統(tǒng)的控制策略。若ESS平均溫度低于第一個(gè)溫度范圍（T1，T2），則進(jìn)一步判斷是否低于第二個(gè)溫度范圍(T3，T1) （1503）；若低于該溫度范圍則需要對動力電池進(jìn)行加熱（1505），若處于該范

34、圍則關(guān)閉冷卻系統(tǒng)（715）。圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 21 ESS溫度分區(qū)控制策略圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 22 ESS 溫度綜合控制策略加熱控制策略動力電池預(yù)熱的熱量來源包括如下幾個(gè)方面： = 1 * GB3 動力電池上附加加熱器； = 2 * GB3 弱化或停止冷卻系統(tǒng)； = 3 * GB3 從環(huán)境中吸熱； = 4 * GB3 主電動機(jī)冷卻系統(tǒng)中的冷卻液； = 5 * GB3 將散熱用的冷卻劑加熱。 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 223為預(yù)加熱系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu) MIDLAND L

35、OAN SERVICES，INC，KANSAS. System and method for battery reheating（電池預(yù)熱方法和系統(tǒng)）: US，7，741，816 P. 2008-7-282014-7-22. （已抵押），溫度比較裝置（208）監(jiān)測動力電池溫度并與預(yù)設(shè)溫度值進(jìn)行比較，當(dāng)動力電池溫度低于預(yù)設(shè)溫度值則向控制回路（210）發(fā)出低溫信號；控制回路會確定當(dāng)前溫度點(diǎn)至預(yù)設(shè)啟動車輛時(shí)間點(diǎn)的剩余時(shí)間，并發(fā)出可預(yù)加熱指令；根據(jù)該指令，控制回路驅(qū)動加熱系統(tǒng)對動力電池進(jìn)行預(yù)加熱。能耗評估系統(tǒng)會檢測預(yù)加熱能耗因數(shù)，并與預(yù)設(shè)值進(jìn)行比較，高于預(yù)設(shè)值時(shí)停止預(yù)加熱，低于預(yù)設(shè)值時(shí)會重新發(fā)送可預(yù)加

36、熱指令至控制回路，繼續(xù)進(jìn)行預(yù)加熱，如 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 224所示。若剩余時(shí)間低于一定數(shù)值時(shí)，預(yù)加熱則不受能耗因數(shù)限制，直到加熱至預(yù)設(shè)溫度值。206-動力電池系統(tǒng)；214-加熱系統(tǒng)；208-溫度比較器；210-控制回路；212進(jìn)一步控制回路；能耗評價(jià)回路；用戶界面圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 23預(yù)加熱系統(tǒng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 24 預(yù)加熱能耗和電池溫度對時(shí)間的關(guān)系熱失控的檢測熱失控的檢測方法探測熱失控最好的方法就是盡可能提前預(yù)報(bào)熱事件，這樣可以提供充裕的時(shí)間

37、消除或降低對電池的傷害。以下專利分別采用不同的方法預(yù)報(bào)熱失控，依據(jù)不同的檢測參數(shù)可分為：氣體壓力檢測法、熱敏電阻檢測法、絕緣電阻檢測法、電壓檢測法、光纖檢測法。氣體壓力檢測法通過檢測電池包內(nèi)部氣體壓力變化來判斷是否發(fā)生了熱失控 PNC BANK，NATIONAL ASSOCIATION，KANSAS. Battery pack pressure monitoring system for thermal event detection（熱失控的檢測方法）: US，2013/ P. 2012-3-292013-10-3. （已抵押）。其原理實(shí)：在一個(gè)密閉的電池箱內(nèi)，檢測發(fā)生熱失控時(shí)箱內(nèi)氣體壓力的

38、變化。通過擬合檢測的壓力曲線（擬合的時(shí)間段是8-13秒），判斷其是否按照指數(shù)衰減的，如果是按指數(shù)衰減則未發(fā)生熱失控；如果不是按指數(shù)衰減，則表示出現(xiàn)熱失控。其檢測流程，如 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 225所示。將監(jiān)測的電池箱內(nèi)部最近100秒的壓力數(shù)值與壓力數(shù)據(jù)進(jìn)行比較（303）；若壓力異常，則擬合壓力曲線（305）；將擬合的壓力曲線與熱失控時(shí)的壓力曲線比較，是否是按照指數(shù)衰減；如果是，做出非熱失控的響應(yīng)（313）；如果不是，則有可能是熱失控引起的事件，再次檢測二次的響應(yīng)（505）；若再次確認(rèn)的二次影響在一定的時(shí)間內(nèi)，則確認(rèn)發(fā)生了熱失控并做出響應(yīng)（309）。為了避免外界

39、環(huán)境或者其他因素的影響，需要二次檢測系統(tǒng)，它利用溫度、濕度、冷卻液的溫度作為參數(shù)，輔助判斷熱失控。檢測周期可分別設(shè)定為5s、30s、1min、5min、10min。記錄溫度、時(shí)間、壓力，并輸出：警告、啟動熱管理系統(tǒng)、傳輸時(shí)間信息、滅火、功率輸出管理等信號。301-開始壓力檢測；303-壓力異常檢測；305-擬合壓力曲線；313-非異常響應(yīng)；501-二次影響檢測；503-時(shí)間檢測；309-熱失控響應(yīng)圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 25 內(nèi)部壓力檢測流程圖熱敏電阻檢測法 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 226所示，熱敏電阻（103）測量

40、電池（101）表面的電阻值變化 PNC BANK，NATIONAL ASSOCIATION，KANSAS. Battery thermal event detection system using a thermally interruptible（使用可中斷電導(dǎo)體檢測電池箱熱事故）: US， P. 2009-5-282011-11-15. （已抵押）（阻值隨溫度而變化）；以測量到的電阻值的連續(xù)性作為第一判斷條件，當(dāng)溫度升高的時(shí)候，電阻值的連續(xù)性被打斷（由于阻值的突然增大）；并結(jié)合第二判斷條件：溫度變化速率、溫度值(避免功率輸出帶來的溫升)。（301）是一個(gè)已知溫度特性的熱敏電阻，用來監(jiān)督裝置

41、（105）是否正常工作，在正常工作時(shí)可以顯示準(zhǔn)確的（301）電阻值。101-電池；103熱敏電阻；105電阻檢測；109-控制系統(tǒng)；113-報(bào)警系統(tǒng)；115-負(fù)載控制；117-冷卻系統(tǒng)；119-火控系統(tǒng)；121-系統(tǒng)檢測；123輸出系統(tǒng)圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 26熱敏電阻值檢測原理絕緣電阻檢測法 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 227是通過檢測電池包的絕緣電阻值的變化來判斷是否發(fā)生了熱失控的事件 PNC BANK，NATIONAL ASSOCIATION，KANSAS. Method for detecting batter

42、y thermal events via battery pack isolation resistance monitoring（通過絕緣電阻檢測電池?zé)崾Э氐姆椒ǎ? US，8，178，227 P. 2012-1-132012-5-15. （已抵押） TESLA MOTORS，INC. ，CALIFORNIA. Battery thermal event detection system utilizing battery pack isolation monitor（利用電池組隔離監(jiān)控電池?zé)崾录z測系統(tǒng)）: US, P. 2011-8-232013-2-28.。絕緣電阻的變化過程如下所述，

43、（703）表示絕緣電阻降。由于電池箱內(nèi)部過熱產(chǎn)生的導(dǎo)電氣體，（705）是由于排氣閥打開導(dǎo)電氣體釋放，使得絕緣電阻值恢復(fù)至初始值；基于第一次的后續(xù)的導(dǎo)電氣體的釋放，（707）絕緣電阻值下降，導(dǎo)致第二次的導(dǎo)電氣體的釋放，恢復(fù)過程有些緩慢。但是若發(fā)生了熱失控，則出現(xiàn)（709）絕緣電阻值降低后是無法恢復(fù)的。703-絕緣電阻降；705-絕緣電阻升；707-絕緣電阻降；709-失控時(shí)絕緣電阻圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 27電池包絕緣電阻阻值變化電壓檢測法 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 228為熱失控的電壓檢測方法 PNC BANK, NA

44、TIONAL ASSOCIATION，KANSAS. Battery thermal event detection system using an electrical conductor with a thermally interruptible insulator（熱絕緣電導(dǎo)體檢測熱失控的系統(tǒng)）: US，8，154，256 P. 2009-5-282012-4-10. （已抵押）。該裝置將一個(gè)絕熱導(dǎo)電部件置于或接近電池或電池組的外表面。電壓測量系統(tǒng)（105），測量導(dǎo)熱部件內(nèi)部導(dǎo)電電芯（301）的電壓，若電池或電池組處于預(yù)定溫度范圍內(nèi)，則電壓測量系統(tǒng)輸出第一種信號；若電池或電池組超過或低

45、于預(yù)定溫度范圍內(nèi)，則電壓測量系統(tǒng)輸出第二種信號。101-電池；301-導(dǎo)電體；303-導(dǎo)電體；305-絕緣部件；圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 28電阻阻值檢測方法 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 228中，（103）由同軸的兩種導(dǎo)體和中間的絕緣物質(zhì)組成，其中的一個(gè)導(dǎo)體（301）連接著參考電壓源和限流電阻，另一個(gè)導(dǎo)體（303）與電壓測量裝置連接。（105）是電壓測量裝置，（107）是參考電壓值，（301）和（303）分別是兩種不同的電導(dǎo)體，（305）是絕緣物質(zhì)。在發(fā)生熱失控時(shí)，（305）絕緣的物質(zhì)會融化，這樣使得（303）與（301

46、）連接到一起，在（105）監(jiān)控（303）的電壓會變化，由此判斷熱事件的發(fā)生。如果是兩個(gè)導(dǎo)體分別包裹著不同融化溫度的絕緣物質(zhì)，則可檢測到兩種不同的熱事件的溫度。光纖檢測法 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 229提供了一種方法和裝置可用于判斷電池包中電池單體或多個(gè)電池出現(xiàn)異常的熱行為MIDLAND LOAN SERVICES，INC，KANSAS. Battery thermal event detection system using an optical fiber（利用光纖監(jiān)測電池?zé)崾录? US，8，092，081 P. 2009-5-282014-7-22. （已抵

47、押）。如熱失控，該系統(tǒng)使用的光纖安裝在靠近或接觸要監(jiān)控的電池或電池組的外表面。光纖103一端耦合一個(gè)光源105，探測器107，通過檢測光纖另一端的輸出光的強(qiáng)度確定電池的健康狀態(tài)。101-電池；103光纖；105-光源；107-接收器；109-控制系統(tǒng)；113-報(bào)警系統(tǒng)；115-負(fù)載控制；117-冷卻系統(tǒng)；119-火控系統(tǒng)；121-系統(tǒng)檢測；123輸出系統(tǒng)圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 29光纖檢測熱失控方法 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 230所示，為了提高探測的靈敏度，對溫度變化的靈敏度，添加了濾光片（301），（301）是一個(gè)

48、帶通濾光片；所以在發(fā)生熱事件使得溫度上升時(shí)，波長變化帶較窄，就容易判斷出溫度的變化。為進(jìn)一步增加探測的靈敏度，添加了濾光片（403），（403）是一個(gè)帶通濾光片。增加了分光片（501），把一束光分成兩束光，這樣可檢測兩種不同波長的光束，不同光束對溫度變化的敏感度不同，由此可以提供更多的溫度變化信息。為了增加系統(tǒng)的可靠性采用了斜置的分光片，把光源（105）發(fā)出的光引回到系統(tǒng)控制器。這樣在（10）7探測到光強(qiáng)度變化時(shí)，需要參考引回到的光是否是正常光源（105）發(fā)射的光。防止誤判斷的發(fā)生。圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 30光纖檢測熱失控方法熱失控檢測系統(tǒng)的自

49、檢方法為保證上述熱失控檢測系統(tǒng)安全可靠的運(yùn)行，專利PNC BANK, NATIONAL ASSOCIATION，KANSAS. Method and apparatus electrically cycling a battery cell to simulate a internal short（利用電循環(huán)模擬電池單體內(nèi)部短路的方法和裝置）: US，8，421，469 P. 2009-5-282012-4-10. （已抵押）給出了對于熱失控檢測系統(tǒng)的自檢方法，如 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 231。測試電池單體（105）由專門的外部電源（111）供電，控制器（113

50、）根據(jù)預(yù)設(shè)程序，對測試電池充電，模擬充電熱失控狀態(tài)。此外，該外部電源也可以是負(fù)載，通過控制器，模擬電池放電熱失控狀態(tài)。101-電池組包；105-測試電池單體；103-模型外殼（module housing）；107-電池；109-測試導(dǎo)線；111-測試電源；113-控制器；115-存儲器；117-人機(jī)交互系統(tǒng)。圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 31熱失控檢測系統(tǒng)的自檢方法該系統(tǒng)的控制策略如下：圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 32自檢系統(tǒng)的控制策略防止或抑制熱失控蔓延的措施18650動力電池單體發(fā)生熱失控后，可在短時(shí)間

51、內(nèi)釋放30kJ熱量，這些熱量若不能及時(shí)散出，將引起周圍電池的溫度升高，進(jìn)而發(fā)生熱失控的蔓延，若整箱動力電池均出現(xiàn)熱失控，將釋放240MJ的熱量，這將對乘客帶來致命的傷害，所以必須采取措施阻止或抑制熱失控的蔓延。出現(xiàn)熱失控后，電池箱狹小的控制限制了散熱。特斯拉提出了熱屏障和熱熔斷兩種方法，用于防治熱失控的蔓延。防止熱失控蔓延的熱屏障在電池單體之間、電池組（電池模塊）之間、電池箱與乘客艙之間設(shè)置熱屏障，提高熱失控電池向其他電池傳熱的熱阻，可達(dá)到阻礙熱失控蔓延的目的。電池單體之間的熱屏障膨脹材料在受熱的情況可吸收熱能，在動力電池外側(cè)或內(nèi)側(cè)加裝膨脹材料 NOTEREF _Ref h * MERGEFO

52、RMAT 2，如 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 233A、B所示。通過實(shí)驗(yàn)對比可有效的防止或減緩熱失控的蔓延， REF _Ref h 圖 24和 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 234。膨脹材料也可設(shè)計(jì)為多層結(jié)構(gòu)，如圖C所示。（801）和（803）為不同的熱膨脹材料，其材料屬性有以下幾種搭配方式： = 1 * GB3 內(nèi)層熱熔高于外層，內(nèi)層可及時(shí)吸收動力電池的熱量，電池進(jìn)一步產(chǎn)熱可由外層吸收； = 2 * GB3 內(nèi)層膨脹臨界溫度低，外層高。內(nèi)層可及時(shí)吸收動力電池?zé)崃?，使其維持在較低溫度環(huán)境下，若電池繼續(xù)發(fā)熱，溫度升高，可由外層繼續(xù)吸收； = 3

53、* GB3 導(dǎo)熱能力內(nèi)高外低，內(nèi)層高導(dǎo)熱能力材料可迅速將熱量導(dǎo)出，外層材料可起到熱隔離作用。這幾種方式均可起到延緩熱失控蔓延的作用。ABC圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 33 動力電池單體加裝膨脹材料結(jié)構(gòu)示意圖圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 34安裝膨脹材料可抑制熱失控的蔓延電池組之間的熱屏障為了加強(qiáng)電池箱的強(qiáng)度，在電池箱中加入了分區(qū)隔板，每個(gè)分區(qū)中有一定數(shù)量的電池。分區(qū)隔板采用耐高溫、低傳熱率的材料制成，可有效的阻礙熱失控蔓延到其他分區(qū)，如 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 235所示 MID

54、LAND LOAN SERVICES，INC，KANSAS. Thermal barrier structure for containing thermal runaway propagation within a battery pack（電池組中防熱失控傳播的熱量阻隔結(jié)構(gòu)）: US，8，541，126 P. 2009-8-312014-7-22. （已抵押）。此外分區(qū)隔板有多中結(jié)構(gòu)方式， REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 236A在隔熱板中增加了導(dǎo)熱管，在阻隔熱量蔓延的同時(shí)，將熱量導(dǎo)出； REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 236B將隔熱板做成分層結(jié)

55、構(gòu)，外層具有較好的導(dǎo)熱特性，可及時(shí)的將熱量導(dǎo)出，而中間層的導(dǎo)熱能力較低，使傳遞到相鄰區(qū)域的熱量最小。201-分區(qū)隔板；203動力電池；205、208、207-電池箱外殼；AB圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 35圓柱形動力電池的熱隔離結(jié)構(gòu)圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 36分區(qū)隔板的結(jié)構(gòu)電池包和乘客艙之間的熱屏障若上述方式?jīng)]有有效的阻礙熱失控的蔓延，使電池箱內(nèi)出現(xiàn)大范圍的熱失控。為防止熱量會擴(kuò)散至乘客艙，在電池箱與乘客艙之間添加一層阻燃的隔熱層，如 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 237TESL

56、A MOTORS，INC. ，CALIFORNIA. Vehicle battery pack thermal barrier（利用電池組隔離監(jiān)控電池?zé)崾录z測系統(tǒng)）: US, 2013/ P. 2013-2-202013-6-20. （已抵押）。該隔熱層具有良好的高溫穩(wěn)定性和隔熱效果：環(huán)境溫度為1000oC時(shí)，其導(dǎo)熱系數(shù)低于0.25W/mK。可在900oC高溫下保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，并能在1000oC高溫下堅(jiān)持10s。隔熱層具有分層結(jié)構(gòu)，如 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 238。外側(cè)是防水層（1305），內(nèi)部靠近電池箱的一層是隔熱層（1303），大約6毫米厚，由二氧化硅和氧化

57、鈣的纖維與粘合劑組成；靠近乘客艙的一層經(jīng)過高度壓縮的塑料層（1301），大約3毫米厚，由閉孔發(fā)泡聚氨酯片材構(gòu)成。此外，隔熱層還具有良好的降噪減震作用。101-動力電池箱；202-電池箱與乘客艙隔板；圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 37動力電池與乘客艙的分隔結(jié)構(gòu)403乘客艙；501-動力電池箱；1301-高壓縮塑料層；1305-防水層；1303-隔熱層圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 38 電池箱與乘客艙分隔層結(jié)構(gòu)示意圖差異化傳熱阻礙熱失控蔓延前文講述的抑制熱失控蔓延的措施可歸結(jié)為增大熱量向電池外部傳播的熱阻。若將該方

58、法與電池箱內(nèi)的冷卻系統(tǒng)有效的結(jié)合，使熱量差異化的傳播也可有效的阻礙熱失控的蔓延 MIDLAND LOAN SERVICES, INC., KANSAS，Increased resistance to thermal runaway through different heat transfer (通過差別傳熱增加熱失控阻力)，US，P，2008-11-122010-1-17. （已抵押）。 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 239為某電池連接的俯視圖。電池單體（202）通過連接線將正負(fù)極連接起來，實(shí)現(xiàn)動力電池的串并聯(lián)；導(dǎo)熱管通過熱界面材料（TIM）216與電池進(jìn)行熱交換。電

59、池單體之間存在空氣間隙D1和D2。 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 240為電池傳熱數(shù)學(xué)模型。電池（202）處于電池箱的角落，由于電池箱外殼的限制，該電池的散熱環(huán)境最差。若電池（202）出現(xiàn)熱失控，其熱量會通過TIM(熱阻為R1)傳播到導(dǎo)熱管，也會傳播到相鄰電池上（熱阻為R2）。若要求熱量盡可能多的通過導(dǎo)熱管導(dǎo)出，則有如公式（1）要求，也就是使熱量大部分通過導(dǎo)熱管傳遞至電池箱以外，而不是傳遞到相鄰電池。 MACROBUTTON MTPlaceRef * MERGEFORMAT SEQ MTEqn h * MERGEFORMAT ( SEQ MTEqn c * Arabic

60、 * MERGEFORMAT 1)202電池單體；204、206-導(dǎo)熱管；215-正極板；217-負(fù)極板；220-busbar；216-熱界面材料圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 39某電池連接的俯視圖圖 STYLEREF 1 s 2 SEQ 圖 * ARABIC s 1 40電池傳熱數(shù)學(xué)模型防止熱失控蔓延的電池固定裝置 REF _Ref h * MERGEFORMAT 圖 241為傳統(tǒng)的電池固定方式，動力電池單體（101）固定于支架103和（105）上，出現(xiàn)熱失控時(shí)，電池單體會釋放大量的熱，電池溫度會迅速升高的900oC，這將導(dǎo)致電池支架變形，電池單體之