世界上沒(méi)有絕對(duì)安全的電池，只有沒(méi)有充分識(shí)別和預(yù)防的風(fēng)險(xiǎn)。充份運(yùn)用以人為本的產(chǎn)品安全開(kāi)發(fā)理念，預(yù)防措施雖然不夠充分，但安全風(fēng)險(xiǎn)尚可控制。

以2013年ModelS在西雅圖高速路上的事故為例，電池包內(nèi)電池模組之間都有相對(duì)獨(dú)立的空間并由防火結(jié)構(gòu)進(jìn)行隔離，當(dāng)車輛底部的電池保護(hù)罩被硬物刺穿（沖擊力達(dá)到25t，并將厚度約6.35mm的車底護(hù)板擊穿形成直徑76.2mm的孔洞）時(shí)，造成電池模組發(fā)生熱失控而起火，但火勢(shì)并沒(méi)有迅速蔓延至整個(gè)電池包；同時(shí)，其三級(jí)管理系統(tǒng)也能及時(shí)啟動(dòng)安全機(jī)制，警告駕駛員盡快離開(kāi)車輛，最終，駕駛員免于受傷。Tesla電動(dòng)汽車究竟運(yùn)用了何種安全設(shè)計(jì)，其詳情不得而知，因此，我們查詢了Tesla電動(dòng)汽車有關(guān)電能存儲(chǔ)系統(tǒng)的相關(guān)專利，并結(jié)合目前可獲得的技術(shù)信息，圖管中窺豹，期望他山之石，可以為錯(cuò)；他山之石，可以攻玉，希望能以其失誤為鑒，防止重蹈覆轍，同時(shí)也能充分發(fā)揮山寨之精神，實(shí)現(xiàn)吸收再創(chuàng)新。

TeslaRoadster電池包

Roadster是Tesla于2008年量產(chǎn)的首款純電動(dòng)跑車，全球限量2500臺(tái)。該車型搭載的電池包位于座椅后面的行李箱中（如圖1所示），整個(gè)電池包的重量約450kg，體積約300L，可用能量53kWh，總電壓366V。

TeslaRoadster電池包由11個(gè)模組串聯(lián)構(gòu)成（如圖2所示）；在模組內(nèi)部，先由69節(jié)單體電芯并聯(lián)構(gòu)成一個(gè)Brick（或稱之為電池磚），再由9個(gè)Brick串聯(lián)構(gòu)成一個(gè)模組，整個(gè)電池包中共有6831節(jié)單體電芯。模組是可更換的單元，假如某節(jié)電池出問(wèn)題要更換，）

可以將包含這節(jié)電池的模組進(jìn)行更換；同時(shí)各自獨(dú)立的模組也能將單體電芯以模組為單元進(jìn)行分隔。目前，其單體電芯重要選用日本Sanyo生產(chǎn)的18650型鋰離子電池。

電動(dòng)汽車儲(chǔ)能系統(tǒng)有關(guān)單體電芯容量選型的大小之爭(zhēng)，按中科院陳立泉院士的話說(shuō)就是電動(dòng)汽車發(fā)展路線之爭(zhēng)。目前，由于電池管理技術(shù)的限制等多種因素，國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車的儲(chǔ)能系統(tǒng)多采用大容量方形電池，而與Tesla類似采用小容量單體電芯組裝電動(dòng)汽車儲(chǔ)能系統(tǒng)的并不多，其中就包括杭州賽恩斯。該公司來(lái)自哈爾濱理工的李革臣教授提出了一個(gè)新名詞本征安全性，在電池行業(yè)內(nèi)獲得了部分專家認(rèn)同，即滿足兩個(gè)條件：一是最小容量電芯，其能量限制為單獨(dú)使用或存放時(shí)若發(fā)生燃燒或爆炸不足以出現(xiàn)嚴(yán)重后果；二是在電池模塊中，一個(gè)最小容量電芯若發(fā)生燃燒或爆炸，不會(huì)引起其他電芯連鎖燃燒或爆炸?？紤]到當(dāng)前鋰離子電池的安全性水平，杭州賽恩斯也采用小容量圓柱形鋰離子電芯，并采用模塊化并聯(lián)和串聯(lián)連接方式裝配電池組（可參考CN101369649），其電池連接裝置及組裝示意圖如圖3所示。

在電池包頭部還有一個(gè)突出部分（圖5中P8區(qū)域，對(duì)應(yīng)于圖4右圖所示突起部分），安裝了兩個(gè)電池模組，堆疊排放，電池包內(nèi)共有5920節(jié)單體電芯。

電池包內(nèi)8個(gè)區(qū)域（包括突出部分）相互之間是完全隔絕的，一是通過(guò)隔離板新增了電池包整體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使整個(gè)電池包結(jié)構(gòu)更加堅(jiān)挺；二是當(dāng)某個(gè)區(qū)域的電池起火時(shí)能有效阻隔，防止引燃其他區(qū)域的電池。隔離板內(nèi)部可以被填充高熔點(diǎn)、低熱導(dǎo)的材料（例如玻璃纖維）或水。

電池模組（如圖6所示）其內(nèi)部被S型隔離板劃分為7個(gè)區(qū)域（圖6中M1-M7區(qū)域），S型隔離板內(nèi)部為電池模組的冷卻通道，并與電池包的熱管理系統(tǒng)相連接。

與Roadster電池包相比較，雖然ModelS電池包在外形上有較大變化，但通過(guò)獨(dú)立分區(qū)以實(shí)現(xiàn)阻斷熱失控發(fā)生蔓延的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)仍得到延續(xù)。

與Roadster電池包中的單體電芯在車輛內(nèi)部均平躺排布不同，ModelS電池包中的單體電芯均豎立排布。由于單體電芯在發(fā)生碰撞擠壓而受到外力用途時(shí)，沿卷芯軸向受力比徑向方向上受力更容易因內(nèi)部短路而發(fā)生熱失控，因而從理論上講，Roadster電池包在側(cè)面遭受碰撞擠壓時(shí)比在其他方向受力更容易發(fā)生熱失控，而ModelS電池包在底面遭受碰撞擠壓時(shí)，則更容易發(fā)生熱失控。

三級(jí)電池管理系統(tǒng)

與大部分追求更先進(jìn)電池技術(shù)的廠商不太相同，Tesla沒(méi)有選用容量更大的方形電池，而是采用了較為成熟的18650型鋰離子電池，正是因?yàn)門(mén)esla研發(fā)的三級(jí)電池管理系統(tǒng)。通過(guò)采取分層管理的設(shè)計(jì)，可以同時(shí)對(duì)數(shù)千節(jié)電池進(jìn)行管理，其電池管理系統(tǒng)框架如圖7所示。以TeslaRoadster三級(jí)電池管理系統(tǒng)為例：

1）在模組的層面上，均設(shè)置有BMB(BatteryMonitorboard)，監(jiān)控模組內(nèi)的每Brick（作為最小管理單元）中各個(gè)單體電芯的電壓、各Brick的溫度以及整個(gè)模組的輸出電壓；

2）在電池包的層面上，設(shè)置有BSM（BatterySystemMonitor)，監(jiān)控整個(gè)電池包的運(yùn)行狀態(tài)，包括電池包的電流，電壓，溫度，濕度，方位，煙霧等；

3）在整車層面，設(shè)置有VSM(VehicleSystemMonitor)，用以監(jiān)控BSM。

另外，在美國(guó)專利US20130179012、US20120105015、US20130049971A1分別體現(xiàn)了過(guò)電流保護(hù)、過(guò)電壓保護(hù)、絕緣阻抗監(jiān)控等技術(shù)。