特斯拉Model S Plaid 电池系统解析

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；
2. 后驱驱动逆变器连接器：在电池后方的底部，如下图所示；
3. 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。