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特斯拉ModelSPlaid里面的一些创新探索

2022-05-12 汽车电子设计 阅读:
​​​​​​​我最近在重新梳理特斯拉的探索,从下面这个图可以看清楚,在Model S Plaid上,特斯拉做了动力总成(18650电池布置和后驱双电机)、12V锂电池、AMD系列的信息娱乐主机、第四代车身Zonal控制器等等。由于这台车比较贵,所以也比较能折腾出东西来,我想这一次主要就第四代Zonal 控制器做一些整理。

最近在重新梳理特斯拉的探索,从下面这个图可以看清楚,在Model S Plaid上,特斯拉做了动力总成(18650电池布置和后驱双电机)、12V锂电池、AMD系列的信息娱乐主机、第四代车身Zonal控制器等等。由于这台车比较贵,所以也比较能折腾出东西来,我想这一次主要就第四代Zonal 控制器做一些整理。0kXednc

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▲图1. Model S Plaid的创新点0kXednc

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Part 1
第四代 Zonal控制器

从Model 3的Zonal控制器到Model Y里面一共迭代了三代,主要是布板和功能的优化,而到了Model S Plaid,主要是对前面的Zonal一分为二,做了一个专门的配电单元然后把热泵和其他功能放到一个单独的控制器里面,这主要是为了适应更多的12V用电负载功能单元,比如要兼容后续的Model X的门控系统。0kXednc

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▲图2. 新一代Gen4 Zonal控制器 紫色0kXednc

上图确实比较糊,紫色的左右控制器主要是布局的变化,前端则是一分为二。现在变为:VCBATT Gen1 用来做电源管理,VCFRONT Gen4来做热管理,车身管理还有一部分配电管理。我们可以看到所有的四个车身控制器全部采用了Press-Fit技术。0kXednc

这种不需要焊接,通过机械外力把压配合连接器的线脚压入PCB的通孔,靠机械连接实现电气连接的生产工艺。不会出现与焊接相关的任何质量问题,如连锡,少锡,上锡高度不良等。同时避免了回流焊或波峰焊制程中高温对连接器本体的损害,不会引起连接器的接口损伤或断裂。另外因为不需要焊料和助焊剂,避免了焊接面氧化,或松香等物质造成连接器内部金属接触面氧化问题等。并且由于实现了自由化布局,特斯拉和低压连接器厂商(TE, Amphenol)等做了比较多的配合。0kXednc

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▲图3. 前端两个控制器0kXednc

这个VCBATT Gen1起到了12V能量管理和配电的作用,在实际使用中,也提高了E-fuse的安全性。0kXednc

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▲图4. 配电管理控制器0kXednc

特斯拉目前是ST系列单片机的比较大的客户,在Zonal控制器里面,用了6片SPC的系列,如下所示,我在做一个清单,这个系列也用在了网关里面。0kXednc

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▲图5. 特斯拉的单片机也用了大量的ST的SPC56系列0kXednc

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Part 2
电池和驱动系统

在电驱动系统中,特斯拉此次是实现了动电机但是逆变器基本沿用的策略,如下所示,在Model 3和Model Y的基础上进行创新,也实现了向前兼容。0kXednc

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▲图6. Model S Plaid的逆变器位置0kXednc

也就是说,这里实现了一定程度的模块化,整个电驱动系统的匹配,能实现逆变器的复用。0kXednc

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▲图7. 逆变器的安装面0kXednc

在电驱动系统,特斯拉的多合一的路径不是表现在OBC+DCDC这些(已经被电池集成),主要表现在其他的热管理部件上,所以热管理的附件以后确实可能全部和电驱动系统进行集成。0kXednc

备注:以后前驱动模块专门给电压缩机留位置的设计可能逻辑上是兼容的0kXednc

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▲图8. 电驱动系统的高度集成化0kXednc

这里新开发的部件,主要是Busbar、外壳、转子,整个开发成本贵一些,但是BOM成本没有特别多的增加。0kXednc

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▲图9. 电驱动系统爆炸图0kXednc

在电池系统里面,一方面尝试了超大模组的设计,电气设计上使用了高压大Busbar。0kXednc

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▲图10. 电池系统的设计0kXednc

小结:和我们之前理解不太一样的是,在尝试新技术以后,特斯拉一直在打补丁和进行微调,这种不断的更新其实和我们通过大量的DOE、DV、PV差异很大。整个设计都是一段段快速迭代和跟上的,管理设计流程是个大工程。0kXednc

责编:Admin
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