TESLA的熱能管理系統

這次的技術較簡單，故此次僅解析專利的權利項，

1.第一冷卻迴路：
      為儲能系統與熱交換機的迴路，迴路上包含有冷卻液幫浦、冷卻液儲存槽與加熱器等。

2.第二冷卻迴路：
      將 HVAC (heating, ventilation, and air conditioning) 系統與熱交換機相連，迴路上設有冷卻液幫浦、儲存槽、風扇與加熱器等。

3.第三冷卻迴路：
      與動力系統相連，迴路上有驅動馬達、風扇、幫浦、儲存槽與散熱片等。
   
4.冷卻/制冷系統：
      包含散熱器、壓縮機、風扇與調溫閥等。


詳如附圖：

Tesla 如何保護車內人員的安全？

上一篇文章，我們討論了 Tesla 如何降低電池組失火的可能性。然而，假使上述方法無法有效制止危險的發生，Tesla 又有什麼樣的設計來保護乘客的安全？

美國專利 “US2013153317” 揭露了 Tesla 如何利用一防火層（設置於電池組與車艙間）防止意外的發生。

圖1 是Tesla 的車艙（100）與電池組（101），其電池組固定於車體的 rocker。     

圖1

圖2 是電池組移去上蓋後的構造，材質主要以鋁合金等金屬所構成，且上下蓋採銅焊（brazed）等銲接法接合，藉以保持電池組內真空狀態。

圖2

圖3 乃本專利的重點技術，由複數材質所組合而成：

1. 彈性層（1301），可由 3mm 的乙丙橡膠所組成;  

2. 隔熱層（1303），可由 6mm 的克拉纖維（Kevlar）、杜邦的Nomex 纖維或陶瓷纖維等所組成; 

3. 防水層（1305），可由 LDPE 等所組成。

藉由上述材質，可達成下列目的，以保護乘客安全與增進行車品質：
1.降噪（acoustic insertion loss 大於 20 dB）;
2.吸震（damping loss factor 為 0.1以上）;
3.絕熱（thermal conductivity 於1000度時，小於 0.1 W/m-K）
4.耐熱（攝氏1000度下，可維持至少10秒鐘）。

圖3

縱上，Tesla 藉由前一篇提及之“偵測系統”與此“防火層”技術，提供電動車駕駛與乘客完善的保護。

Tesla 又燒掉一台電動車

今天筆者看到的新聞：(Tesla 生產的電動跑車Model S，在美國時間11 月6 日產生撞擊後失火事故。這是10 月1 日以來，六週內連續第三次事故) 。

然而，這樣的事故究竟屬於不受控制的意外事故，又或是處於控制範圍內的事故？
在回答這個問題前，我們得先回到小學的自然課，自然課告訴我們，燃燒必須具備“可燃物、助燃物、燃點”三要件要件 ; 而車輛所載之燃料（不管是汽柴油、電池、氫氣等等）就是最好的可燃物。

因此，對於依靠燃料作為動力的車輛而言，失火乃是不可逃避的宿命之一。綜上，如何處理車輛事故後失火的可能性，便是十足重要的事情，消極而言可避免人員傷亡，積極可降低失火的發生率。

為應付電動車事故後失火的可能性，Tesla Motors研發出新技術，即為美國專利 US 8313850。

圖1

如圖1所示：

1.壓力sensor（405）自電池組感測壓力後傳送到監控系統（407），轉化成訊號送至系統控制器（409） ;

2.系統控制器此時必須要判斷是否有熱失控的情況發生 ; 

3.經控制器判斷後有熱失控之情行發生，則透過以下手段降低失火可能性與避免乘客傷害：警示系統（413）用以警示車主、負載控制(415)用以降低電池組負載、通知系統（421）用以通知事故處理單位、冷卻系統（417）與消防系統（419）用以將低電池組溫度。

圖2

如圖2 所示，本專利主要藉由感測器監控電池組內部壓力，同時輸出一壓力訊號 ; 處理器會將此訊號與預設的訊號（熱失控，即失火的初始階段）比對（訊號為指數遞減之時間常數）。

若訊號無異常則繼續同一步驟 ; 若訊號異常，則進行第二階段比對，以確認是否為熱失控或僅為雜訊（壓力或負載影響），Tesla 將熱失控的時間常數定在8~13間 ; 若確認為熱失控，則進行下一步驟。

綜上所述，Tesla的US 8313850技術，最主要目的乃提供駕駛者與乘客足夠的避難時間。

如同新聞所述：

1.駕駛自警示系統收到警告 ; 

2.負載控制系統降低馬達輸出 ; 

3.冷卻系統將熱能排出 。

由此可見，在此次的事故中，Tesla的US 8313850技術的確發揮了預期的功效，進而保護駕駛的安全。