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特斯拉电池组设计 pdf
特斯拉的电池技术享有盛誉，2013 年特斯拉 Model S 被 Motor Trend 评为“年度最佳汽车”。这一成就可以归因于其更长的续航里程、更快的加速和令人眼花缭乱的速度，所有这些都是由其电力电子设备和电池系统实现的。在本文中，我们将深入探讨特斯拉汽车中使用的电池系统的细节。具体来说，我们将重点介绍电池组，并涉及其他重要主题，例如机械或热规格、电气特性和特征、电池模块效率和保护功能。电动汽车 (EV) 电池系统是其主要的能量存储系统，主要由电池组成。设计电动汽车的电池系统需要多个领域的知识，包括电气工程、机械工程、热工程、材料科学等。特斯拉电池组的一个关键特性是其高效率、可靠性和安全性，使其成为高度模块化的设计。每个模块可以串联以产生所需的电压输出。特斯拉 Model S 电池组的电压约为 400 伏。特斯拉电池组的一个显著例子是 Model S P85 中的电池组，其容量为 90 kWh，重量超过 530 公斤。该电池组包含 16 个模块，由 7104 个独立电池组成。中央母线在将每个电池模块连接到接触器方面起着至关重要的作用，接触器为前后电动机供电。由于每个模块约为 5.5 kWh，而 Model S P85 的电池组中有 16 个这样的模块，因此它实际上相当于一个 84kWh 模块。特斯拉在其电池组中使用锂离子电池。每个电池都有不同的尺寸、形状和内部化学性质。所用电池的具体类型取决于所制造的型号；例如，特斯拉的 Model S 和 X 变体使用松下制造的 18650 锂离子电池。这些电池的尺寸是一个关键信息，因为它表明了它们的大小和形状。每个 18650 电芯直径为 18 毫米，高为 65 毫米，其命名法可以洞悉其尺寸和内部结构。电芯以串联和并联连接的方式排列，从而形成一个模块。电池组的设计和所用电芯类型会显著影响汽车的整体性能。特斯拉 Model S 电池组：技术特性详细分析特斯拉的电池组（用于 Model S）由松下与特斯拉合作开发，专为电动汽车 (EV) 应用而设计。该电芯的主要特性如下：| 参数 | 规格 | | --- | --- | | 容量 | 3.4 Ah | | 电芯能量 | 12.4Wh | | 标称电压 | 3.66 V | | 体积能量密度 | 755 Wh/L | | 重量能量密度 | 254Wh/Kg | | 内阻 | 30m Ohm | | 电芯质量 | 49g | | 电芯体积 | 0。0165L | 特斯拉 Model S 电池组由多个称为模块的较小电池组成，每个模块采用 6S 74P 配置。这意味着六个电池串联连接，每个系列都有 74 个电池并联连接。每个模块的额定连续电流为 500A，峰值电流为 750Amps。电池组采用液体冷却来维持其温度并防止过热，过热可能导致热失控和火灾危险。冷却系统使用热交换器管道，该管道将冷却液输送到模块内部。 ### 引线键合技术的优势 特斯拉 Model S 电池组中使用的引线键合技术有几个优点： * 连接过程中不会向电池引入热量。 * 导线充当安全保险丝，在电池发生故障时提高整个系统的安全性。 * 它提高了可制造性。 ### 引线键合技术的缺点 但是，这种技术也有一些缺点： * 由于增加了导线，它增加了电阻。 * 它会在系统中产生热量，从而降低运行效率。 * 电池模块的规格如下：| 参数 | 规格 | | --- | --- | | 标称电压（电池模块） | 22.8V/模块 | | 充电截止电压（电池模块） | 25.2V/模块 | | 放电截止电压（电池模块） | 19.8/模块 | | 最大放电电流（10 秒） | 750 安培 | | 高度 | 3.1 英寸 | | 宽度 | 11.9 英寸 | | 长度 | 26.2 英寸 | | 重量 | 55 磅 | 热管理系统是一项关键的安全功能，它通过去除电池组内部的热量来确保电池组的温度保持在一定阈值内。### 图片参考本文中的一些图片取自 EV Tech Explained，这是一个提供深入解释电动汽车技术的频道。特斯拉电池组的关键在于将各个电池彼此隔离。在弯道处，Kapton 胶带可确保最佳绝缘效果。水乙二醇溶液用作冷却剂，当冷却剂流过电池组时，温度会升高。下图显示了高强度测试后电池模块内不同点的温度波动。蓝线表示冷却剂入口，红线表示出口。图中还显示了最大和最小电池温度。测试最初设置为 20°C，涉及 250 安培充电和放电循环。如图所示，模块之间存在低温偏差。保持相似的温度至关重要，因为它会影响内部电阻和整体电池组特性。冷却剂管的波浪形设计增加了表面积和封装效率。电池组本身作为结构构件，位于汽车底部。它为车辆提供刚性和强度，降低重心并改善平衡性和稳定性。每个凹槽可容纳一个电池模块，纵向构件可加强底盘的抗冲击和侧弯能力。内部构件为模块放置创建网格，同时提高基础强度和物理刚度。如果发生火灾，它们会将模块彼此隔离。下图显示了所有 16 个模块的放置位置。高压母线连接在上方，红点表示正极连接，黑色表示负极连接。母线由厚铜镀锡板制成。电池管理系统 (BMS) 对于安全、监控过充、过放、充电状态、放电状态、温度等至关重要。下图显示了基于德州仪器 bq76PL536A-Q1 3 至 6 串联锂离子电池监控器和二次保护的特斯拉 Model-S BMS。BMS 集成到每个模块中，监控电池寿命、温度和其他因素。特斯拉 Model S 的电池监控系统 (BMS) 通过充电放电循环监控电池，并使用 SPI 与其他串联 BMS 模块进行数据通信。每个模块的 BMS 都充当从属设备，通过隔离屏障与主 BMS 通信，主 BMS 控制主接触器并通过 CAN 总线与 ECU 和充电器通信。使用连接到并联连接板的电线测量电池电压。假设 BMS 图片中每个串联连接的 6 个监控 IC 来自 TI，可以菊花链连接一条通信线路，可能是由博世开发的，该系统的复杂性和工程工作量是显著的，特别是在设计模块和电池组时，它们也用于结构目的，增强了车辆的稳定性和机动性。使用的高质量电池有助于满足对二次使用的需求，由于特斯拉提供的信息在互联网上可以找到，因此很难验证它。通过隔离屏障与控制主接触器的主 BMS 进行通信，并通过 CAN 总线与 ECU 和充电器进行通信。使用连接到并联连接板的电线测量电池电压。假设 BMS 图片中每个串联连接的 6 个监控 IC 来自 TI，可以菊花链连接一条通信线路，可能是由博世开发的，该系统的复杂性和工程工作量是显著的，特别是在设计模块和电池组时，它们也用于结构目的，增强了车辆的稳定性和机动性。使用的高质量电池有助于满足对二次使用的需求，由于特斯拉提供的信息在互联网上可用，因此很难验证它。通过隔离屏障与控制主接触器的主 BMS 进行通信，并通过 CAN 总线与 ECU 和充电器进行通信。使用连接到并联连接板的电线测量电池电压。假设 BMS 图片中每个串联连接的 6 个监控 IC 来自 TI，可以菊花链连接一条通信线路，可能是由博世开发的，该系统的复杂性和工程工作量是显著的，特别是在设计模块和电池组时，它们也用于结构目的，增强了车辆的稳定性和机动性。使用的高质量电池有助于满足对二次使用的需求，由于特斯拉提供的信息在互联网上可用，因此很难验证它。
65 寄生电容对精度的影响...
UDC 621.317.727.1 https://doi.org/10.20998/2074-272X.2025.1.09 YO Haran，YO Trotsenko，OR Protsenko，MM Dixit 寄生电容对高压分压器刻度转换精度的影响目的。这项工作的目的是确定寄生电容对高压分压器刻度转换精度的影响。分析减少这种影响的可能性是高压测量的一个紧迫问题，特别是在输入电压的高频范围内。方法。在 100 Hz 至 1 MHz 范围内的正弦交流电条件下，在 QUCS 电路模拟器软件中对分压器等效电路进行了数学建模，考虑了寄生电容和电感。利用FEMM软件，采用有限元法模拟分压器高压臂采用电容分级绝缘模块中电容电流的密度分布。结果。计算结果表明，寄生电容电流百分比随屏蔽盘外半径与它们之间距离的比值而呈指数下降。但即使屏蔽盘外半径为3m左右，电容电流仍然占分压器测量电路中流动总电流的1%左右。建议不增加外半径，而是在屏蔽盘之间采用高压电容分级绝缘。结果发现，当寄生电容值变化时，大范围电压变换的误差稳定，并建议用同类型的高压模块来制造分压器的高压臂。独创性。获得了分压器尺度变换精度对其高压臂结构元件几何参数比值的依赖关系的建模结果。提出的解决方案是改变分压器高压臂的设计，这显著降低了其尺度变换误差对接地表面上结构元件寄生电容的显著变化的依赖性。实用价值。分压器高压臂特性的数学建模结果使得可以设计相同类型的高压模块用于批量生产，以便现场组装任何标称电压的宽带分压器，从而有可能集成到智能电网系统中。参考文献23，表1，图8。关键词：高压分压器、寄生电容、尺度变换精度。 В роботі розглянуто вплив будови високовольтного плеча подільника напруги на його характеристики.为了确保减少结构元件的寄生电容对有源部分的集总元件和外部物体的影响，已经研究了屏蔽集总元件的方法。通过数学建模确定了高压臂结构元件几何参数配比对高频区电压缩放误差的影响。根据建模结果，选择了利用多层电容式绝缘对分压器有源部分的集总元件进行屏蔽的方法，保证了宽频率范围内缩放电压转换误差的稳定性。高压臂结构的拟议变化使我们能够切换到分压器的模块化结构并进行其批量生产。圣经。 23、表。 1，图。 8. 关键词：高压分压器，寄生电容，刻度转换精度。问题定义。高压分压器是微电子和高压测试和研究实验室中常见的大型电压转换器。然而，这些电气设备在电力工业中，特别是在高压电气设备中没有得到广泛的应用，因为它们的结构不允许摆脱许多缺点，这些缺点使它们作为宽带大型高压转换器集成到模拟或数字变电站中变得复杂[1]。例如，在实验室条件下，对于高压分压器，在很宽的频率范围内获得了0.1量级的大范围电压转换误差，但是这种分压器结构复杂，不适用于风荷载、降水和温度变化。在开放式开关设备中，分压器附近存在不同电位（或接地）的物体会严重影响其高压臂的寄生电容。此类物体上的寄生电容会显著影响高频下大规模电压转换的精度。此外，高压臂的集总元件的复电阻的温度依赖性会影响分压器的比例因子。此外，根据客户的特定任务生产高压分压器使建立此类设备的统一批量生产系统变得复杂。这限制了显著提高电能质量指标的测定、高压设施过程的安全性和自动化程度的可能性。由于这些和其他原因，高压分压器尚未被用作大规模高压根据建模结果，选择了利用多层电容式绝缘对分压器有源部分的集总元件进行屏蔽的方法，保证了宽频率范围内缩放电压转换误差的稳定性。高压臂结构的拟议变化使我们能够切换到分压器的模块化结构并进行其批量生产。圣经。 23、表。 1，图。 8. 关键词：高压分压器，寄生电容，刻度转换精度。问题定义。高压分压器是微电子和高压测试和研究实验室中常见的大型电压转换器。然而，这些电气设备在电力工业中，特别是在高压电气设备中没有得到广泛的应用，因为它们的结构不允许摆脱许多缺点，这些缺点使它们作为宽带大型高压转换器集成到模拟或数字变电站中变得复杂[1]。例如，在实验室条件下，对于高压分压器，在很宽的频率范围内获得了0.1量级的大范围电压转换误差，但是这种分压器结构复杂，不适用于风荷载、降水和温度变化。在开放式开关设备中，分压器附近存在不同电位（或接地）的物体会严重影响其高压臂的寄生电容。此类物体上的寄生电容会显著影响高频下大规模电压转换的精度。此外，高压臂的集总元件的复电阻的温度依赖性会影响分压器的比例因子。此外，根据客户的特定任务生产高压分压器使建立此类设备的统一批量生产系统变得复杂。这限制了显著提高电能质量指标的测定、高压设施过程的安全性和自动化程度的可能性。由于这些和其他原因，高压分压器尚未被用作大规模高压根据建模结果，选择了利用多层电容式绝缘对分压器有源部分的集总元件进行屏蔽的方法，保证了宽频率范围内缩放电压转换误差的稳定性。高压臂结构的拟议变化使我们能够切换到分压器的模块化结构并进行其批量生产。圣经。 23、表。 1，图。 8. 关键词：高压分压器，寄生电容，刻度转换精度。问题定义。高压分压器是微电子和高压测试和研究实验室中常见的大型电压转换器。然而，这些电气设备在电力工业中，特别是在高压电气设备中没有得到广泛的应用，因为它们的结构不允许摆脱许多缺点，这些缺点使它们作为宽带大型高压转换器集成到模拟或数字变电站中变得复杂[1]。例如，在实验室条件下，对于高压分压器，在很宽的频率范围内获得了0.1量级的大范围电压转换误差，但是这种分压器结构复杂，不适用于风荷载、降水和温度变化。在开放式开关设备中，分压器附近存在不同电位（或接地）的物体会严重影响其高压臂的寄生电容。此类物体上的寄生电容会显著影响高频下大规模电压转换的精度。此外，高压臂的集总元件的复电阻的温度依赖性会影响分压器的比例因子。此外，根据客户的特定任务生产高压分压器使建立此类设备的统一批量生产系统变得复杂。这限制了显著提高电能质量指标的测定、高压设施过程的安全性和自动化程度的可能性。由于这些和其他原因，高压分压器尚未被用作大规模高压这些电气设备并未广泛应用于电力工业，特别是高压电气设备，因为它们的结构存在许多缺点，使得它们难以作为宽带大规模高压转换器集成到模拟或数字变电站中 [1]。例如，在实验室条件下，高压分压器在很宽频率范围内的大规模电压转换误差约为 0.1，但这种分压器的结构复杂，不适用于风荷载、降水和温度变化。在开放式开关设备中，分压器附近存在不同电位（或接地）的物体，会显著影响其高压臂的寄生电容。这些物体上的寄生电容会显著影响高频大规模电压转换的精度。此外，高压臂集总元件复电阻的温度依赖性会影响分压器的比例因子。此外，为客户的特定任务生产高压分配器使建立这种设备的统一批量生产系统变得复杂。这限制了显著改善电能质量指标的确定、高压设施的安全性和自动化的可能性。由于这些原因和其他原因，高压分配器尚未被用作大规模高压设备。这些电气设备并未广泛应用于电力工业，特别是高压电气设备，因为它们的结构存在许多缺点，使得它们难以作为宽带大规模高压转换器集成到模拟或数字变电站中 [1]。例如，在实验室条件下，高压分压器在很宽频率范围内的大规模电压转换误差约为 0.1，但这种分压器的结构复杂，不适用于风荷载、降水和温度变化。在开放式开关设备中，分压器附近存在不同电位（或接地）的物体，会显著影响其高压臂的寄生电容。这些物体上的寄生电容会显著影响高频大规模电压转换的精度。此外，高压臂集总元件复电阻的温度依赖性会影响分压器的比例因子。此外，为客户的特定任务生产高压分配器使建立这种设备的统一批量生产系统变得复杂。这限制了显著改善电能质量指标的确定、高压设施的安全性和自动化的可能性。由于这些原因和其他原因，高压分配器尚未被用作大规模高压设备。高压分压器尚未被用作大规模高压高压分压器尚未被用作大规模高压