核心技术全方位自研——特斯拉“三电”详解
特斯拉在三电方面自研比例较大,以研发动力电池电芯、电池热管理为核心;供电方面,则采用家庭充电桩+自建充电站方式,本文将对特斯拉的“三电”技术进行详细的介绍。
特斯拉电动化路径总结
相比于主流新势力车企,特斯拉践行三电核心技术全方位自研,其动力电池电芯、BMS(电池管理系统)、电机、电控技术引领行业发展。理想汽车布局高压纯电平台最早,坚持增程式技术路线;蔚来自研BMS和电机电控等前沿技术。
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特斯拉圆柱大电池具有能量密度高、安全可靠等优势,三代电池从18650,到21700,再到4680演进。
特斯拉的大圆柱电池
区别于方形电池和软包电池,特斯拉推出行业独有的大圆柱电池,三代电池从18650、到21700,再到4680型号演进,电芯,体积、容量、成组性能和售价亦在不断提升。
![640 (10).jpg 640 (10).jpg](/sid-admin/Upload/ueditor/image/af5ea5452e3a4c3f9c3fcbb5a926f7bf.jpg)
特斯拉电池单体数量是宝马和荣威方案十倍以上,但检测电压与温度是这两者的1/2甚至更低,体现出特斯拉BMS的优势。
特斯拉自研BMS系统设计采用主从架构,主控制器 (BMU) 负责高压、绝缘测试、高压互锁、 接触器控制、对外部通信等功能,从控制器 (BMB) 负责单体电压、温度测试,并上报BMU。
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特斯拉车型采用CTC技术后,续航里程得到大幅提升、每千瓦时电池生产成本和资本投入也实现有效降低。
特斯拉CTC技术引领汽车行业生产制造革命。CTC成组技术搭配4680电芯,整体架构省去 了电池包,直接将电芯集成到车身上,使得车辆续航里程增加14%、电池单位生产成本降低7%、电池单位生产投入降低8%,同时能有效降低车身重量、提高车辆性能。
![640 (12).jpg 640 (12).jpg](/sid-admin/Upload/ueditor/image/33b6792958ae477cb190db9fe23f082d.jpg)
永磁同步电机能为汽车提供强劲而稳定的动力支持,特斯拉新车型Model 3已经开始采用。
特斯拉 Model 3 前轴仍采用交流异步电机,后轴则采用永磁同步电机。对比交流异步电机,永磁同步电机的外形尺寸更紧凑,运作效率高且续航更长,更容易控制。在 Model Y中,特斯拉继续采用永磁同步电机方案。采用感应+永磁驱动电机搭配方案能够较好利用感应电机高效区在高速、永磁电机高效区在低速的特点,进行两者工作区域效率的互补。
![640 (13).jpg 640 (13).jpg](/sid-admin/Upload/ueditor/image/329c8fd861094098b92555e772210e0c.jpg)
扁线电机优势在于功率密度较大且成本亦有降低,从Model 3到Model Y,特斯拉已完成由圆线电机向扁线电机的切换。
特斯拉拥有5种型号的驱动电机,包括3台圆线电机和2台扁线电机。相比圆线电机,扁线电机槽满率提升近30%可使电机体积减小,宽截面使其绕组温升降低17.5%,能让电机输出功率更高,有效降低材料成本和功率密度。当Model Y搭载扁线电机后,电机体积和功率密度皆有所优化。在特斯拉的示范效应下,比亚迪、大众、蔚来、理想等车企皆开始采用扁线电机。
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特斯拉是首批生产制造中使用SiC材料的汽车制造商,Model 3已开始使用SiC功率器件,带动SiC开启汽车商业化应用之路。
特斯拉Model 3的主逆变器采用SiC功率器件,电能转换效率显著增加,续航里程提升5~10%。相比于硅基材料,SiC具有耐高压性、高速运作、热传导速率快等优势。特斯拉车型采用SiC功率器,提振SiC芯片在电动汽车供应链中的地位。
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