Yulong · 1月14日

特斯拉Model S Plaid的12V配电系统

Ingineerix大神继续在对这款电池和配电盒进行拆解,这里不仅是12V锂电的板子(这个设计其实很早期就有了),配合新设计的配电盒挺有意思的。

我觉得需要从整个源头的设计开始探讨,再把12V锂电池和12V配电盒拆解,分别做一下解析,这是一个很有意思的事情。

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▲图1.特斯拉Model S Plaid的12V系统配置

Part 1 12V锂电的设计

特斯拉在上一代Model S/Model X 中使用的是 12 V&33 Ah(能量位0.4kWh)铅酸AGM电池,重量是12公斤,使用周期约为 2-4 年。

新的12V锂离子电池从总体来看更小、更轻(仅1.8公斤),能量只有99 Wh,电压位14.8V容量为6.9 Ah的容量。这颗新的12V电池,使用小型三元锂电池组,支持宽温度范围和长寿命而设计,由宁德时代提供(包括 4个方壳NMC 3.7V 电芯),在电池的课题里面包含了BMS和对外的LIN总线连接。

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▲图2.特斯拉的前后两个版本的12V电池

我本人看得到这个设计的第一反应是,亏电怎么办?这在所有的电动汽车里面,都是一个巨大的挑战。

在特斯拉的应急手册里面,有一个使用外部电源的方法,设计有点奇怪——在前脸开了一个洞,把盖子拉开以后,就能把12V电源正和12V电源负拉出来,然后外接12V的电池就可以把外部电源注入但是比较有意思,请大家注意看一下。

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▲图3.特斯拉处理Model S Plaid低电量的状态

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▲图4.宁德时代给特斯拉Model S Plaid的电池设计

Part 2 具体的细节设计方面

这款控制板的设计,主要是基于NXP的MM9Z1 638来做的,MM9Z1 638是一个全面集成的电池监控器件,可通过一个外部分流电阻进行精确电流测量,使用内部校准电阻分频器或外部分频器提供4路电压测量,其包括一个内部温度传感器,可贴紧电池并测量电池温度,外加4个外部温度传感器输入。MM9Z1 638包括LIN2.2协议和物理接口和一个MSCAN协议控制器,可通过外接一个CAN接口芯片与汽车总线连接。

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▲图5.控制电路板的正面

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▲图6.主芯片的解决方案

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▲图7.控制电路板的反面

从电池的模组工艺来看,这里做的很简洁,但是使用了传统的焊接方式和线缆设计,然后用点胶进行封装。

4个电芯之间通过汇流排连接,包含4路电压采样(蓝、绿、红和黄四根)、2个温度采样(白色)和3根接地线(黑色线分三根)。12V地线和输出极都采用了9个点的激光焊接。

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▲图8.电池模组的情况

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▲图9.12V配电系统设计

小结:我们接下来重点对比12V配电盒的设计变迁,这个是很有意思很有技术含量的东西,我觉得深深为这些东西着迷,特别是把所有的12V继电器干掉替换成MOSFET以后,这项变革被认为非常非常成功!

END

作者:朱玉龙
来源:https://mp.weixin.qq.com/s/48J3NWVTDN2hTvDJBUtwwA
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