我想写一下有关Model S Plaid的电池系统设计,同时探讨一下特斯拉的设计理念。参考信息一方面主要来自Model S Plaid的拆解信息,另一方面对比借鉴了其他方面的内容。

 

在拆解中,目前观察得到Model S Plaid的电池设计包括:

  • 导入了在Model 3中的PCS(Charger+DCDC)设计,11kW是标准的车载充电系统;电池系统头尾设计了两个维修窗口,分别针对PCS和两组接触器(主正、主负和双胞胎的快充接触器);为PyroFuse单独设计了维修窗口——实践证明把PyroFuse作为单独一道防线,得把这个部件作为易损件,需要作单独维修的处理;导入了Model Y上的金属壳体的连接器,缩短了快充连接线缆的长度,目标是将来面向大电流的350kW充电。

 

从整体的设计理念来看,我们可以看到特斯拉在设计理念上几个特别有意思的地方:

  • 每个平台都在迭代,存在一些共性的优秀设计,可以进行类似模块化的移植;虽然Model S和Model 3是不同平台,但是在验证确认后的优秀设计,是很快同步部署上不同平台,而且部署得非常之快;单个平台的迭代和更新,是朝着不断降本和优化的方向,在不断完善。

 

图1 特斯拉从Model S到Model S Plaid 电池系统的迭代

 

下面这个是一个双电机版本,实际上Model S plaid 还有一种前1后2的驱动配置。

 

图2 Model S Plaid的高压系统概览

 

在这里最让人印象深刻的是Model S Plaid的电气维修设计,由于特斯拉是往CTP发展的,所以它的电气设计方面特别注重可维修性。

 

(1)Service Panel 1这部分在座椅下方和电池关联的部分,如下图所示。

 

图3 Model S Plaid电池系统的Service Panel 1

 

这个Panel下面,最主要的部件是四个接触器,包括快充的双胞胎接触器、主正和主负接触器。

 

图4 Model S Plaid电池维修窗口1

 

为了尽可能降低大电流的发热,能看得出来,连接快充连接器输入部分和快充接触器这里做了最简化的设计,如下图所示。

备注:根据我的连接,这个持续电流设计目标是往900A来做的

 

图5 快充接触器的母排设计

 

(2)Service Panel 2这里最有趣的设计,就是特斯拉为PyroFuse单独设计了一个维修窗口,在整包的最下方。在这里的最大好处,PyroFuse有了比较灵活的替换策略,把车辆吊起来可以更换,这应该是目前特斯拉维修方法里面的最大更新,让反应敏捷的Pyro Fuse最快断开来保护整个电池和电气系统,坏了经过诊断以后来更换熔丝。

 

图6 Pyro Fuse的设计和维修窗口2

 

(3)Service Panel 3在这个维修窗口里面,主要分两层,底层是小熔丝、BMS,上层是PCS。这个设计逻辑和Model 3和Model Y正好相反,当时是PCS在下,BMS和熔丝在上,我估计是由于实际维修频率PCS比较高。

 

图7 Model S Plaid电池维修窗口3

 

Model S的电池管理系统和整体复用了Model 3和Y的设计,熔丝从3根减少为2根,主要是高压PTC去掉了,只要给PCS和热泵的压缩机供电即可,所以整体的维修频率大大降低。

 

图8 Model S Plaid的电池管理系统

 

而整体的高压输出,Model S Plaid采取包内走线的方式,如下图所示:

  1. 快充连接器,是把电池包顶上去,然后在车厢内采取线缆插接的方式,地板上有个孔;后驱驱动逆变器连接器:在电池后方的底部,如下图所示;前驱驱动逆变器连接器:在凸包的前方和电压缩机的连接器在一起;

 

特斯拉最终选择在包内走高压母排的方式,从总体的设计来看,在Model S Plaid里面,过大电流高压线缆大概只有0.5米*2芯,用来连接快充连接器和电池包的输入,其他前驱逆变器和后驱逆变器大概只有0.3米左右,加起来只有1米,整个高压线缆的工作已经结束了,全部被内部的高压铜排设计所取代。过小电流的,就是前方到压缩机这边,大概也只有0.6米左右

 

图9 电池系统连接器

 

小结:

先写到这里,想起前段时间有一位行业分析师问我高压线缆的供应链情况,这部分市场的想象空间很小,整车就这么一点。特斯拉把高频的安全部件作为维修件处理的方式,还是非常有参考价值的。