Tesla的Pyrotechnic电池断开技术

今天写一下这个主题，一方面探讨一下这个技术本身，另一方面也探讨一下专利的时间点。

1）Tesla的Pyrotechnic电池断开技术

Pyrotechnic这个词是引爆的意思，最早是在Model S上面用来在12V环路下断开电源的，然后在Model X的设计上从12V移植到了高压系统段，然后在Model 3上继续使用。

从拓扑结构上来看，在2011年12月递交的专利《Pyrotechnic high voltage battery disconnect》写的很清楚。这个设计目的是可以在安全气囊和车辆管理系统通过逻辑控制实现断开操作的，目的是不仅仅要求过流和外短路两种情况，在碰撞以后也可以作为强制的断点，让事故的电池包予以区分和标记

在图9中，专利作者已经把在高压端的应用写上去了（替代实施例，在HV高压线路中使用Pyrotechnic开关直接切断HV电池与车辆的电气系统之间的连接）

实际的应用，我们仔细看一下，一开始是集成在12V电池上边用来切断整个12V，给高压系统紧急下电，并且防止12V线路短路。

然后在Model X遇到的问题，是电流比较大，在感性回路中，出现断开里面有抖动的电流，使得接触器粘连，这个在Autoliv所作的实验中有体现，如果不在高压端做处理，熔丝匹配会有点困难，在本身需要极端的疯狂模式输出很高的电流，匹配熔丝和峰值电流是比较困难的事情，不容易比较顺利的熔断，设计这个Pyrotechnic 放在12V端没有起到效果。

所以我们看到了这个东西：

大家可以与《Pyrotechnic disconnect with arc splitter plates 》的专利进行对比，电流的需求使得在上面并联保险丝的做法，来匹配电流。

这个设计难点是一方面能把爆破室和材料设计好，搞定可靠性的问题

还有在大电流的情况下，能否把电弧控制下来，不造成二次的伤害

到了Model 3这个匹配好Autoliv的产品，变成了一个很重要的保护器件，这个大家应该很清楚。

到现在博世、KSS、Gigavac、eaton 都基于自己的特点开发产品，基于化学品和基于电磁特性的分两种路径在演进。

2）专利和考虑

在2012的专利里面，估计特斯拉的工程师并不觉得在HV端比较成熟，主要是要设计出灭弧的产品，一开始大家都在接触器驱动端做了很多的处理，一方面把它作为ASIL D的功能，一方面也做了很多的安全考虑。随着上量，随着事故的增多，可以恢复的断开器也会隐含一些风险，如果软件没做好标记，事故包没有经过专门的检查就再次使用，其实增大了自燃的风险。

所以在这个里面，采用这种偏软件可控的考虑，其实是一个很好的解决思路。

特斯拉写专利的时候，一方面是比较早的把可能可以的考虑写进去了，一方面也后面进入了原件层面的设计，有了一些博弈的筹码，我觉得在电池系统集成方面的专利布局和技术采用中，除了一些集成考虑以外，元件层面的原理和比较好的匹配应用还是主要的突破方向。

小结：把专利和产品应用对起来，还是有一些感悟的，从产品层面考虑的安全、成本、可靠性和稳定性，从技术前进布局要仔细考虑哪些能尝试，先摸索转化为IP和实验数据，两者考虑的路径是差了3-5年的，预则立不预则废。