特斯拉發布過自己的扁線電機,最近Ingineerix大神發布了特斯拉最新動力系統的拆機視頻,本篇結合之前的Tesla Model 3 SIC 控制器(控制器具體命名不清楚,以最熟悉的一款車型進行描述我們不妨稱之為第二代,第一代為單管IGBT控制器,第二代為SIC 控制器,最新的暫稱第三代)進行對比兩代控制器的設計區別。
第二代控制器:母線連接器和低壓信號連接器采用標準的接插件,材質為塑膠,水道接頭為塑膠件,并且水道是用螺絲進行鎖緊固定的,水道可拆開。
第三代采用的一體鑄造而成,包括母線連接器外殼,低壓連接器殼體以及水道和水嘴,從圖片上看水道和外殼是兩次加工而成,具體用到什么工藝等,只從視頻上看不出,靜待國內拆機分析,第三代控制器體積明顯減小,組裝更簡單,切合老馬的低成本思想。
第二代PCBA的驅動電源方案使用的是1拖6的SIC驅動電源變壓器,優勢是只有一種物料,劣勢是:一個變壓器,輸出三相上下橋加正負壓開通關斷,總共十二路電源,并且相與相,上橋與下橋之間又要保持安全間距,并且從變壓器到驅動芯片,線路相對來說比較長,走線和布局難度很大,不是一個有優勢的技術方案。
第三代方案采用每個橋臂使用一個變壓器,并且采用的是平面變壓器,以多層PCB作為繞組,減小體積,本身IGBT驅動電源的的電流需求比較小,這樣進一步減小布線面積。
除驅動電源變壓器外,第三代控制器還能看到兩個變壓器,從隔離帶和放置的位置上猜測,都是從高壓側取電,靠近三相的位置的變壓器可能是為電流傳感器等一部分電路供電;靠近三個隔離芯片的電源為數字隔離芯片供電,具體用途未知。
驅動芯片的布局:6個驅動芯片的布局靠近上橋臂,而下橋臂,相對來說驅動線路走線相對來說過長,提高SIC MOSFET的開關頻率,原理上來說,經過驅動芯片輸出的驅動信號來說,驅動線路越短越好,而第二代控制器,驅動部分的下橋的驅動線路相對來說更長一些,雖然在驅動芯片輸出之后有一對MOS管進行推挽,放置在靠近橋臂位置。
第三代控制器將驅動芯片放置在靠近SIC MOSFET門極引腳附近,這樣驅動線路更短,引入的干擾更少,背面由于有絕緣紙擋上,沒有看到是否有推挽電路進一步放大驅動電流,但現階段一些驅動芯片拉電流和灌電流已達10A,基本上不需要再使用推挽電路進一步增加驅動能力。
第二代控制器被動放電電阻占了一部分位置,第三代取消了,猜測取消了被動放電,采用主動放電,軟件控制電機,用電機將控制器內薄膜電容的電放電,也可能將被動放電電阻集成在母線電容里面。
相對第二代,第三代在EMC上進一步優化,低壓連接器和母線連接與殼體鑄在一體,能夠更好的進行屏蔽;螺絲孔處增加和預留了一些阻容的位置。
電流傳感器顏色由黑色換成白色,并且將一部分絕緣件和電流傳感器殼體做在一起,減少物料。
3、塑料件和絕緣材料的優化
第二代控制器使用多個塑料支架,兩種絕緣紙,安裝相對第三代來說復雜一些,第三代更簡化,兩個橋臂的引腳上橋和電流傳感器做在一起,下橋一片黑色絕緣紙,并進行了固定。
4、對銅排進行了測溫
根據一些資料顯示,三相端子處的圓形器件為紅外溫度傳感器,安裝比較巧妙,控制器三相出線設計猛一看比較奇特,在銅排上加入了熔斷器和抗電弧設計,增加了車輛碰撞后的安全性設計。
5、銅排的優化設計
從視頻上看整個功率部分融為一體,第二代控制器使用疊層銅排,通過塑膠架支撐與絕緣,第三代控制器直接注塑融為一個整體。
6、母線電容
第二代控制器母線電容可以拆解下來,母線連接器銅排與電容銅排通過激光焊接進行焊接在一起;第三代控制器直接將母線連接器銅排和電容銅排做成一個組件,減少工序,并且第三代控制器電容直接灌膠封死在殼體內;母線電容的接地點也進行了優化,將第二代控制器兩個接地點優化為一個接地點。
7、殼體上的變化
8、電機欣賞
9、旋變
10、濾芯
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:特斯拉最新電機控制器分析與扁線電機
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