加入星计划,您可以享受以下权益:

  • 创作内容快速变现
  • 行业影响力扩散
  • 作品版权保护
  • 300W+ 专业用户
  • 1.5W+ 优质创作者
  • 5000+ 长期合作伙伴
立即加入
  • 正文
    • Part 1、模组设计的细节
    • Part 2、BMS采样板
    • 小结:
  • 推荐器件
  • 相关推荐
  • 电子产业图谱
申请入驻 产业图谱

特斯拉Model S Plaid 模组设计和电池采样板的改进

2022/07/01
1460
阅读需 6 分钟
加入交流群
扫码加入
获取工程师必备礼包
参与热点资讯讨论

蒙罗老爷子把藏的Model S Plaid的电池释放出来了,由于老爷子和搭档CORY STEUBEN讲得比较细,我就不额外叙述了。我觉得有一些好玩的地方:

● 电池模组采用非常致密的模组设计,里面新型的水冷设计是一个尝试,双向U型水管使得水冷管的水道一分为二,上下两部分实现冷却水路的进出。

● 模组间的电气连接尝试,能看到后续趋势,电连接也需要进一步和结构设计一体化考虑。

● 在一体化模组里面,我们发现采样板PCB起到的作用本身就有连接的作用,因此里面的线束设计进一步减少,采样板和Busbar的连接设计改变也非常值得我们仔细来看。

▲图1.特斯拉的Model S Plaid的Pack爆炸图

下图是Model S Plaid模组的近照,在转向4680的过程中,特斯拉的工程师也做了很多的尝试。

▲图2.特斯拉Model S Plaid的大模组

Part 1、模组设计的细节

● 电芯在模组内的布置

这种大模组的设计,采用的是77颗并联22颗串联77P22S,每个模组共有1584个电芯。电芯在模组内存在正、反的交替,来实现电芯之间的电连接。这个模组内电芯正极端和负极端的连接,蒙罗老爷子做了几张图方便大家了解。

▲图3.模组内电池的布置结构

这个图配合下面的电芯焊接点的效果,可能更容易理解一些。目前在努力尝试设计圆柱电池的工程师朋友告诉我,想要做圆柱的模组设计,工艺层面的实现其实要比方壳电池、刀片电池麻烦多了。

▲图4.Model S Plaid模组电芯的焊接点

● 水冷板设计

由于麒麟电池的关系,大家对水冷板的设计高度关心。Model S Plaid的蛇形水管端面,如下图所示,我们可以清晰的看到流道和接口设计,从剖面可以看到,液冷管内存在13个流道, 6个流道用于进水, 6个流道用于出水。通过下面的液冷管的接头可以控制模组的进、出水的流向,而水冷管的布置则可以完全布置在一侧。

模组的两头,一侧解决水冷,一侧解决采样板的线束连接。

▲图5.Model S Plaid的水冷设计

在模组内部,电芯通过发泡的导热胶,可以和液冷管实现结构上的互联, S Plaid的冷管高度把18650电芯的柱面都覆盖了,根据千叶的计算,这种设计的目标是最大限度的增加冷却面积。用于灌封的蓝色的发泡导热胶从效果来看,固定作用很高,蒙罗老爷子通过手感告诉我们很难直接将其剥离,这也是胶水粘接效果的变化。

▲图6.Model S Plaid的模组设计

● 模组电气连接的设计

这里面的5个大模组,横向布置后每个模组的两侧边有多个固定结构,通过与下箱体内横梁螺栓固定。模组设计的模组间busbar连接,相邻两模组汇流排,通过焊接的方式进行连接。模组间巨大的电流走中间的拱形通道(700A以上),因此特斯拉是选择在模组间存在一定的导体过流设计,这其实和它只采用单个Pyrofuse有关系,通过Pyrofuse来做精确管控,如果失效,通过这种硬的金属连接的弱点设计来实现应该熔断。

这五个模组连接里面等于有四个弱点,总有一个能彻底进行熔断。

▲图7.模组电气连接的设计

Part 2、BMS采样板

首先我们来看一下布置理念,目前采样板变成类似端板的设计布置,如下图所示,通过Busbar直接往单端连接省掉了FPC,等于Busbar连接过程,和采样点的结合考虑到一起去,不用专门的采样线贯穿模组了。

备注:我们现在最怕的就是这种设计简化,其实把好多的材料给省掉了。

▲图8.Model S Plaid的设计

模组的温度采样,是通过把NTC直接做成板载的,数量从最早的5个切换到2个,通过金属点与液冷管的底部进行接触。这么长的模组,一共使用两个NTC,分布在采样板的两端,也是简化了工艺,减少了NTC直接嵌入模组内的空间和采样线线路。

我一直在观察特斯拉的设计,其实很多基础的元器件也在被不断优化数量,所以从目前通过电池包价值量去评估二级公司的前景,有点难。因为工程设计的VAVE不断在降本,这还不算直接的供应商价格直接PK。

▲图9.特斯拉的温度采样点

电池采样板目前设计更简洁了,如下所示,采用单面板的方式来做的。

▲图10.电池采样板

小结:

等Model Y的4680结构化的版本出来,我们来仔细探讨一下细节的设计。在友人的帮助下,我在努力每周做一期视频,将会给大家浅显易懂的解释这些设计。

推荐器件

更多器件
器件型号 数量 器件厂商 器件描述 数据手册 ECAD模型 风险等级 参考价格 更多信息
L6205PD 1 STMicroelectronics DMOS DUAL FULL BRIDGE DRIVER

ECAD模型

下载ECAD模型
$11.17 查看
L6206PD013TR 1 STMicroelectronics DMOS dual full bridge driver

ECAD模型

下载ECAD模型
$7.05 查看
MPR121QR2 1 Resurgent Semiconductor, LLC Analog Circuit, 1 Func, QFN-20
$3.12 查看
特斯拉

特斯拉

Tesla 致力于通过电动汽车、太阳能产品以及适用于家庭和企业的综合型可再生能源解决方案,加速世界向可持续能源的转变。

Tesla 致力于通过电动汽车、太阳能产品以及适用于家庭和企业的综合型可再生能源解决方案,加速世界向可持续能源的转变。收起

查看更多

相关推荐

电子产业图谱

笔者 朱玉龙,一名汽车行业的工程师,2008年入行,做的是让人看不透的新能源汽车行业。我学的是测试和电路,从汽车电子硬件开始起步,现在在做子系统和产品方面的工作。汽车产业虽然已经被人视为夕阳产业,不过我相信未来衣食住行中的行,汽车仍是实现个人自由的不二工具,愿在汽车电子电气的工程方面耕耘和努力,更愿与同行和感兴趣的朋友分享见解。