Ingineerix大神繼續在對這款電池和配電盒進行拆解,這裡不僅是12V鋰電的板子(這個設計其實很早期就有了),配合新設計的配電盒挺有意思的。
我覺得需要從整個源頭的設計開始探討,再把12V鋰電池和12V配電盒拆解,分別做一下解析,這是一個很有意思的事情。
▲圖1.特斯拉Model S Plaid的12V系統配置
Part 1 12V鋰電的設計
特斯拉在上一代Model S/Model X 中使用的是 12 V&33 Ah(能量為0.4kWh)鉛酸AGM電池,重量是12公斤,使用週期約為 2-4 年。
新的12V鋰離子電池從總體來看更小、更輕(僅1.8公斤),能量只有99 Wh,電壓為14.8V容量為6.9 Ah的容量。這顆新的12V電池,使用小型三元鋰電池組,支援寬溫度範圍和長壽命而設計,由寧德時代提供(包括 4個方殼NMC 3.7V 電芯),在電池的殼體裡面包含了BMS和對外的LIN匯流排連線。
▲圖2.特斯拉的前後兩個版本的12V電池
我本人看得到這個設計的第一反應是,虧電怎麼辦?這在所有的電動汽車裡面,都是一個巨大的挑戰。
在特斯拉的應急手冊裡面,有一個使用外部電源的方法,設計有點奇怪——在前臉開了一個洞,把蓋子拉開以後,就能把12V電源正和12V電源負拉出來,然後外接12V的電池就可以把外部電源注入;但是比較有意思,請大家注意看一下。
▲圖3.特斯拉處理Model S Plaid低電量的狀態
▲圖4.寧德時代給特斯拉Model S Plaid的電池設計
Part 2 具體的細節設計方面
這款控制板的設計,主要是基於NXP的MM9Z1 638來做的,MM9Z1 638是一個全面整合的電池監控器件,可透過一個外部分流電阻進行精確電流測量,使用內部校準電阻分頻器或外部分頻器提供4路電壓測量,其包括一個內部溫度感測器,可貼緊電池並測量電池溫度,外加4個外部溫度感測器輸入。MM9Z1 638包括LIN2.2協議和物理介面和一個MSCAN協議控制器,可透過外接一個CAN介面晶片與汽車匯流排連線。
▲圖5.控制電路板的正面
▲圖6.主晶片的解決方案
▲圖7.控制電路板的反面
從電池的模組工藝來看,這裡做得很簡潔,但是使用了傳統的焊接方式和線纜設計,然後用點膠進行封裝。
4個電芯之間透過匯流排連線,包含4路電壓取樣(藍、綠、紅和黃四根)、2個溫度取樣(白色)和3根接地線(黑色線分三根)。12V地線和輸出極都採用了9個點的鐳射焊接。
▲圖8.電池模組的情況
▲圖9.12V配電系統設計
小結:我們接下來重點對比12V配電盒的設計變遷,這個是很有意思很有技術含量的東西,我覺得深深為這些東西著迷,特別是把所有的12V繼電器幹掉替換成MOSFET以後,這項變革被認為非常非常成功!