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瞻芯電子解讀特斯拉Model Y Gen-4 主驅(qū)逆變器的設(shè)計(jì)改進(jìn)和創(chuàng)新
發(fā)布時(shí)間: 2023-05-09
瀏覽次數(shù): 33 次

眾所周知，特斯拉是電動(dòng)汽車(chē)和技術(shù)開(kāi)發(fā)的領(lǐng)跑者。特斯拉Model 3 電動(dòng)汽車(chē)主驅(qū)逆變器率先應(yīng)用碳化硅(SiC) MOSFET，開(kāi)啟了EV動(dòng)力總成設(shè)計(jì)的新篇章。其后續(xù)車(chē)型Model S Plaid 和 Model Y都延續(xù)了Model 3的技術(shù)路線，在主驅(qū)逆變器設(shè)計(jì)中使用碳化硅(SiC) MOSFET。

最新發(fā)布的 Model Y電動(dòng)汽車(chē)中配備了最新的第四代主驅(qū)逆變器，它融合了許多設(shè)計(jì)改進(jìn)和創(chuàng)新，該車(chē)型生產(chǎn)于美國(guó)德州的Giga Factory，還可能是上海工廠。

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感謝Ingineerix Sandy Munro先生的對(duì) Model Y的拆解工作，讓我們能一覽其中的工程之美。

基于有限的公開(kāi)信息和我們的理解，本文將比較Model Y和Model 3車(chē)型，并列舉在主驅(qū)逆變器上的主要設(shè)計(jì)改進(jìn)和創(chuàng)新。

Specifications

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Main Electronic Components

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Model Y and Model 3 Drive Units

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Model Y的第四代驅(qū)動(dòng)單元在外觀上與Model 3相同

Motor Winding Comparison

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Resolver and Bearing

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兩者都使用旋轉(zhuǎn)變壓器進(jìn)行轉(zhuǎn)子位置傳感，但Model Y 不再使用軸承電流彈簧。

Rotor Structure

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Model Y Inverter Box

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使用一體成型的連接器外殼，降低成本

Traction Drive Unit

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Model-Y Drive Unit的主要改進(jìn)：

  1. 不再使用泄放電阻（可能使用電機(jī)繞組對(duì)母線電容放電）

  2. 使用本地隔離偏置為柵極驅(qū)動(dòng)器電路供電，以降低噪聲和柵極驅(qū)動(dòng)串?dāng)_

  3. 使用集成的磁通門(mén)電流檢測(cè)電路（以減小尺寸和成本）

  4. 當(dāng) SiC MOS 短路時(shí)，使用支柱驅(qū)動(dòng)執(zhí)行器來(lái)斷開(kāi)電機(jī)繞組

    Model S Plaid Inverter Board

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Current Sensing Difference

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Model Y Inverter Output Breaking for Safety Reason

一旦SiC MOS短路失效，DSP將發(fā)出命令來(lái)激活執(zhí)行器，來(lái)推動(dòng)且斷開(kāi)逆變器輸出端子，以防止電機(jī)繞組短路。當(dāng)端子斷開(kāi)后，保險(xiǎn)絲將承受所有電流，并安全無(wú)電弧熔斷。端子斷開(kāi)以防止在高速運(yùn)行時(shí)，前置電機(jī)被抱死，導(dǎo)致汽車(chē)失控。

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SiC MOSFET Temperature Sensing

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用紅外傳感檢測(cè)SiC MOSFET的溫度

Bus Bar Connections

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SiC MOSFET Parallel Connection

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2022 Tesla Model 3 Recall

特斯拉于 2022 年 4 月 7 日發(fā)布召回生產(chǎn)日期在2019年1月11日至2022年1月25日期間的部分進(jìn)口及國(guó)產(chǎn)Model 3電動(dòng)汽車(chē)，共計(jì)127785輛（其中進(jìn)口Model 3汽車(chē)34207輛，國(guó)產(chǎn)Model 3汽車(chē)93578輛）。

這批車(chē)輛因逆變器故障而被召回，根據(jù)國(guó)家市場(chǎng)監(jiān)督管理總局網(wǎng)站公布的說(shuō)明是：“本次召回范圍內(nèi)車(chē)輛的后電機(jī)逆變器功率半導(dǎo)體元件可能存在微小的制造差異，其中部分車(chē)輛使用一段時(shí)間后元件制造差異可能會(huì)導(dǎo)致后逆變器發(fā)生故障，造成逆變器不能正?？刂齐娏?/strong>。此故障發(fā)生在車(chē)輛處于停車(chē)狀態(tài)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛無(wú)法啟動(dòng)；此故障發(fā)生在車(chē)輛行駛狀態(tài)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致車(chē)輛失去行駛動(dòng)力，極端情況下可能增加車(chē)輛發(fā)生碰撞的風(fēng)險(xiǎn)，存在安全隱患。 ”

目前尚不確定該故障僅來(lái)自于半導(dǎo)體的問(wèn)題，或系統(tǒng)設(shè)計(jì)問(wèn)題，亦或兩者兼而有之。據(jù)我們推測(cè)，很可能兩者兼而有之。因?yàn)橛凶C據(jù)顯示，過(guò)長(zhǎng)的“齒”漏感可能會(huì)增加逆變器故障風(fēng)險(xiǎn)（請(qǐng)參考以下發(fā)表在 EET China 的技術(shù)分析資料）。

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然而上述 “功率器件故障” 的問(wèn)題大概率已在 Gen-4 驅(qū)動(dòng)單元上得到解決。

以上英文原版PPT可從瞻芯電子網(wǎng)站獲取。

參考資料: 

技術(shù)分析特斯拉批量召回原因：隱蔽的碳化硅MOSFET柵極諧振問(wèn)題

https://www.eet-china.com/mp/a131049.html

特斯拉召回部分進(jìn)口及國(guó)產(chǎn)Model 3電動(dòng)汽車(chē)

https://www.samr.gov.cn/zw/zh/202204/t20220407_341139.html


活動(dòng)預(yù)告：

為助力新能源汽車(chē)、光儲(chǔ)充、5G與數(shù)據(jù)中心電源等領(lǐng)域的高效能源轉(zhuǎn)換研發(fā)，瞻芯電子將舉辦首屆"碳化硅(SiC)功率半導(dǎo)體和芯片技術(shù)研討會(huì)"，直面行業(yè)應(yīng)用痛點(diǎn)、難點(diǎn)，研討會(huì)就碳化硅的特性、可靠性和應(yīng)用特殊要求，展開(kāi)深入而廣泛的技術(shù)交流。

本屆研討會(huì)擬定于5月19日（周五），上海虹橋機(jī)場(chǎng)、火車(chē)站附近舉辦，報(bào)告內(nèi)容概要如下，敬請(qǐng)關(guān)注后續(xù)更多詳情預(yù)告，同時(shí)歡迎各界伙伴咨詢了解和報(bào)名參會(huì)。

elexcon深圳國(guó)際電子展由創(chuàng)意時(shí)代與博聞創(chuàng)意創(chuàng)立于2004年，已成為備受海內(nèi)外電子行業(yè)關(guān)注的年度專業(yè)電子展之一，是展示技術(shù)實(shí)力、拓展行業(yè)合作的重要平臺(tái)。更多展會(huì)詳情請(qǐng)登錄m.mf0o.cn 展位、贊助商及演講人申請(qǐng)請(qǐng)聯(lián)系：0755-88311535

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