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特斯拉最新电机控制器分析与扁线电机

 淮北南站 2023-09-05 发布于安徽

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特斯拉发布过自己的扁线电机,最近Ingineerix大神发布了特斯拉最新动力系统的拆机视频,本篇结合之前的Tesla Model 3 SIC 控制器(控制器具体命名不清楚,以最熟悉的一款车型进行描述我们不妨称之为第二代,第一代为单管IGBT控制器,第二代为SIC 控制器,最新的暂称第三代)进行对比两代控制器的设计区别。

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1、外观上,母线连接器、低压信号连接器和水道的改变

  第二代控制器:母线连接器和低压信号连接器采用标准的接插件,材质为塑胶,水道接头为塑胶件,并且水道是用螺丝进行锁紧固定的,水道可拆开。

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  第三代采用的一体铸造而成,包括母线连接器外壳,低压连接器壳体以及水道和水嘴,从图片上看水道和外壳是两次加工而成,具体用到什么工艺等,只从视频上看不出,静待国内拆机分析,第三代控制器体积明显减小,组装更简单,切合老马的低成本思想。

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2、硬件上进行分析,主要通过PCBA的图片进行简要分析

  第二代PCBA的驱动电源方案使用的是16SIC驱动电源变压器,优势是只有一种物料,劣势是:一个变压器,输出三相上下桥加正负压开通关断,总共十二路电源,并且相与相,上桥与下桥之间又要保持安全间距,并且从变压器到驱动芯片,线路相对来说比较长,走线和布局难度很大,不是一个有优势的技术方案。

  第三代方案采用每个桥臂使用一个变压器,并且采用的是平面变压器,以多层PCB作为绕组,减小体积,本身IGBT驱动电源的的电流需求比较小,这样进一步减小布线面积。

  除驱动电源变压器外,第三代控制器还能看到两个变压器,从隔离带和放置的位置上猜测,都是从高压侧取电,靠近三相的位置的变压器可能是为电流传感器等一部分电路供电;靠近三个隔离芯片的电源为数字隔离芯片供电,具体用途未知。

  驱动芯片的布局:6个驱动芯片的布局靠近上桥臂,而下桥臂,相对来说驱动线路走线相对来说过长,提高SIC MOSFET的开关频率,原理上来说,经过驱动芯片输出的驱动信号来说,驱动线路越短越好,而第二代控制器,驱动部分的下桥的驱动线路相对来说更长一些,虽然在驱动芯片输出之后有一对MOS管进行推挽,放置在靠近桥臂位置。

  第三代控制器将驱动芯片放置在靠近SIC MOSFET门极引脚附近,这样驱动线路更短,引入的干扰更少,背面由于有绝缘纸挡上,没有看到是否有推挽电路进一步放大驱动电流,但现阶段一些驱动芯片拉电流和灌电流已达10A,基本上不需要再使用推挽电路进一步增加驱动能力。

  第二代控制器被动放电电阻占了一部分位置,第三代取消了,猜测取消了被动放电,采用主动放电,软件控制电机,用电机将控制器内薄膜电容的电放电,也可能将被动放电电阻集成在母线电容里面。

  相对第二代,第三代在EMC上进一步优化,低压连接器和母线连接与壳体铸在一体,能够更好的进行屏蔽;螺丝孔处增加和预留了一些阻容的位置。

  电流传感器颜色由黑色换成白色,并且将一部分绝缘件和电流传感器壳体做在一起,减少物料。

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3、塑料件和绝缘材料的优化

  第二代控制器使用多个塑料支架,两种绝缘纸,安装相对第三代来说复杂一些,第三代更简化,两个桥臂的引脚上桥和电流传感器做在一起,下桥一片黑色绝缘纸,并进行了固定。

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4、对铜排进行了测温

  根据一些资料显示,三相端子处的圆形器件为红外温度传感器,安装比较巧妙,控制器三相出线设计猛一看比较奇特,在铜排上加入了熔断器和抗电弧设计,增加了车辆碰撞后的安全性设计。

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5、铜排的优化设计

  从视频上看整个功率部分融为一体,第二代控制器使用叠层铜排,通过塑胶架支撑与绝缘,第三代控制器直接注塑融为一个整体。

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6、母线电容

  第二代控制器母线电容可以拆解下来,母线连接器铜排与电容铜排通过激光焊接进行焊接在一起;第三代控制器直接将母线连接器铜排和电容铜排做成一个组件,减少工序,并且第三代控制器电容直接灌胶封死在壳体内;母线电容的接地点也进行了优化,将第二代控制器两个接地点优化为一个接地点。

7、壳体上的变化

  进一步集成

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8、电机欣赏

  采用扁线电机,电机不懂,自己欣赏

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9、旋变

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10、滤芯

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2.、文章来源新能源电动汽车技术

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