详解汽车特斯拉的三电.docx

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1、详解汽车特斯拉的“三电力目录1 .电动化发展路径12 .大圆柱电池23 .电池管理系统(BMS)34 .CTC技术45 .永磁同步电机56 .扁线电机67 .碳化硅(SiC)功率器件71 .电动化发展路径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+自建充电站方式特斯拉电动化路径总结2 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。3 .大圆柱电池特斯拉圆柱大电池具有能量密度高、安全

2、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。单个电芯性能容量/Ah34.8-524-30能量Avh12.1518.18,8898-118质量龟4570350-355能量密度whkg270270276-332电芯成组性能成组类型Mode1S传统电池包共14/16个模组MOdH3大模组电池包共4个模组CTC方案无模组和独立电池包系统总容量Zkwh8582-83.481-104系统能量密度whkg250

3、270332系统成本/WVVh171155规模量产后将低于21700电池包系统售价$/wh185170-架油,汽车电子诊计，抬断拉1ff1.头的跳箕S!理4 .电池管理系统(BMS)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的优势特斯拉的BMS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。特斯拉、宝马、荣威三家的模块监控BMB的对比5 电压通道“温度通道均衡(mA)通信硬件过压保护6 .CTC技术特斯拉车型采

4、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的CTC技术特斯拉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。789 .永磁同步电机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Mode13已经开始采用特斯拉的“感应+永磁驱动电机”搭配方案特斯拉Mode13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

5、率高且续航更长，更容易控制。在MOde1Y中，特斯拉继续亦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。转速范围（r/min）9000-150004000-10000过载能力（）300-500300峰值效率（）94-9595-97结构稳固性IIUCCDUU1O成本McDuua0可靠性电机外形尺寸控制操作性能IMUCDiuira10 永磁同步电机特斯拉“感应+永磁驶动电机”搭配方案11T.1-应用车型Mode1S/XMode13/Y电机异步交流电机11 .扁线电机扁线电机优势在于功率密度较大且成本亦有

6、降低，从MOde13到Mode1Y,特斯拉已完成由圆线电机向扁线电机的切换特斯拉的扁线电机方案特斯拉拥有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MOde1Y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。扁线电机对比圆线电机的优势1213 .碳化硅(SiC)功率器件特斯拉是首批生产制造中使用SiC材料的汽车制造商，Mode13已开始使用SiC功率器件，带动SiC开启汽车商

7、业化应用之路特斯拉采用SiC功率器件特斯拉Mode13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510%。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。特斯拉MOdCI3的主逆变器：采用24个SiCMOSFET,电能转换效率显著增加,续航里程提升5-10%助力新能源车提升充电速度耐压高。4U-SiC的临界击穿电场高达2MVcm.具有更高的耐压能力（10倍于Si）,因此可承受更高的电压，从而提升充电速度车规级Sic:材料器件助力新能源车实现轻化提升电能转换效率增加续航里程SiC具备较高的载流子迁移率,能够提供较高电流密度，相同功率下，SiC功率模块体积可缩小至Si功率模块的2/3-I/3SiC材料的电子饱和速率是SI的2倍,有助于提升器件的工作频率,减少无源器件的体积S1C禁带宽度宽且热导率高，易散热,器件可在更高的环境温度下工作,有望实现两套水冷系统合二为一.减少散热器体积和成本SiC器件的导通损耗比Si基器件降低80%以上在25下,SiCMOSFET关断损耗大约是SiIGBT的20%.电能转换效率更高来源箱斯拉官网.头杓垄较整理