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三問(wèn) Model 3 電池相關(guān)事情

2019/06/25
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今天和大家一起來(lái)探討一個(gè)很有趣的事情:
 
1)為什么特斯拉要把 DCDC 和充電機(jī)集成到電池系統(tǒng)里面?
 
2)為什么 Model 3 不下電?
 
3)為什么特斯拉在用戶手冊(cè)里面告知消費(fèi)者這車自己會(huì)把高壓電池的電進(jìn)行很快的釋放,以 1%的速度進(jìn)行釋放
 
 
第一部分 靜態(tài)電流的概念給顛覆了
“即使 Model 3 未行駛,電池也會(huì)非常緩慢地放電,為車載電子設(shè)備供電。電池會(huì)以 約每天 1% 的放電率放電??赡茉谀承┣闆r下,必須 將 Model 3 在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)置于未通電狀態(tài)(例如,當(dāng)旅行時(shí),汽車停放在機(jī)場(chǎng))。在這些情況下,記住這個(gè) 1%,以保證您停放時(shí)電池具有足夠充電量。例如,兩周(14 天)之后,電池會(huì)放電約 14%。”
 
Model 3 用戶手冊(cè)
 
如下圖所示(這是一個(gè)用戶去實(shí)際測(cè)試的結(jié)果),第三點(diǎn)是真實(shí)存在的,目前這臺(tái)車的水平是每天消耗 1%的 SOC,按照可用能量 78kWh 估算,每天消耗 780Wh,如果按照 13.5V 來(lái)算,大約 57Ah,按照 24 小時(shí)工作,這車的“靜態(tài)”工作電流 2.4A。
 
備注:這個(gè)數(shù)據(jù)基本是一個(gè) 12V 蓄電池 100%放完的數(shù)據(jù)了,從這個(gè)角度,我們傳統(tǒng) EE 方面設(shè)計(jì)的靜態(tài)電流只有在高壓電池完全放完之后才能起約束作用了
 
電池放電到 0% 可能導(dǎo)致車輛組件損壞。為防止完全 放電,當(dāng)顯示的電量降至約 0% 時(shí),Model 3 會(huì)進(jìn)入 低功耗模式。在此模式下,電池停止支持車載電子裝 置和輔助 12V 電池。
 
Model 3 用戶手冊(cè)
 
     
 
實(shí)際上,這個(gè)電流是一個(gè)統(tǒng)計(jì)的分布,是不少用戶統(tǒng)計(jì)出來(lái)的結(jié)果,表征著它的娛樂(lè)系統(tǒng)、高壓系統(tǒng)在保持狀態(tài)下整個(gè)工作電流,下面是按照每小時(shí) /miles 的數(shù)據(jù)來(lái)核算的結(jié)果,最夸張的一天能消耗 20Miles,按照每天 8%左右在釋放能量。
 
The drain rate was around 1 mile/hr or 20 miles per day, meaning we are losing almost 10% charge every day, even when the car was parked/sleeping in garage in cool temperature . We emailed Service Help NA, technician reviewed the logs of our vehicle and found a bug in the version of our firmware (2018.21.9) so he went ahead and pushed the newest version (2018.24.7). And it turned out the newest version greatly deduced the drain - we are observing around 3 miles loss for the past 12 hrs.
 
     
 
也就是說(shuō),在特斯拉的系統(tǒng)里面,由于這塊板一直在工作,整個(gè)娛樂(lè)系統(tǒng)、數(shù)據(jù)系統(tǒng)不停的在工作,在開發(fā)出哨兵模式以后,如果處在哨兵模式,車輛還將對(duì)外圍環(huán)境做記錄。
     
這個(gè)設(shè)計(jì)的角度,就是基于未來(lái)的行車電腦也好,域控制器也好,是否需要一直工作?在各種模式下提供 Online 的服務(wù),整個(gè)系統(tǒng)圍繞這個(gè)目的,需要有 32.5W 的功耗,這就是為什么需要消耗高壓電池的核心原因。
 
 
 
第二部分 DCDC 的布置
如下面所示是 Model 3 的電氣原理圖
 
DCDC 需要開著,隨時(shí)為 12V 電池補(bǔ)電,根據(jù)實(shí)際的情況來(lái)看,可能需要一直開著提供電流
 
DCDC 開著,主正 / 主負(fù)就需要一直閉合起來(lái),我們沒有找到的預(yù)充電路,但是從逆變器的角度可能放在這里更合理一些,從電池系統(tǒng)種過(guò)渡到逆變器里面;或者極端些可以取消,有限次沖擊可以容忍就好。
   
 從下面的電路結(jié)構(gòu)的角度,由于這一路特斯拉是推薦用戶把車輛插在充電插座上,這樣電量水平可以隨時(shí)通過(guò)車載充電機(jī)進(jìn)行補(bǔ)充,DCDC、車載充電機(jī)和 BMS 就被有機(jī)的組合在一起了。而 12V 的補(bǔ)電輸出,也可以就近配置,給整車的網(wǎng)絡(luò)供電,12V 電池就是提供較高的功率作為 Buffer 了,這個(gè)角度來(lái)說(shuō),DCDC 的工作時(shí)間長(zhǎng)到 24 小時(shí)。
 
     
 
這一路的控制,就是核心部件進(jìn)行通信,按照需求來(lái)工作。我們看著這車趴在那里,其實(shí)整車的網(wǎng)絡(luò)其實(shí)是部分開著的,如果進(jìn)入哨兵模式,ADAS 的單元也是需要調(diào)用全車的攝像頭隨時(shí)進(jìn)入工作狀態(tài)的。
 
 
小結(jié):最近和幾個(gè)朋友在聊起未來(lái)的整車計(jì)算平臺(tái)(Vehicle Computer Platform),在歐洲的車企是一個(gè)比一個(gè)激進(jìn),恨不得把軟件開發(fā)的權(quán)限都收回去,這里確實(shí)是一個(gè)很核心的趨勢(shì),車輛在 Sleep 模式下需要做哪些事,等待用戶和車企后臺(tái)的應(yīng)用命令,勢(shì)必帶來(lái)整個(gè)高壓系統(tǒng)的配置差異和工作的模式差異。從這個(gè)意義上來(lái)說(shuō),在車輛停下來(lái),車主離開以后的工作模式上,所有做硬件的同志們都要服從未來(lái)軟件層面功能的需求,而在整個(gè)運(yùn)行模式上去改變,這真的是和手機(jī)的發(fā)展模式?jīng)]有區(qū)別的。
特斯拉

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Tesla 致力于通過(guò)電動(dòng)汽車、太陽(yáng)能產(chǎn)品以及適用于家庭和企業(yè)的綜合型可再生能源解決方案,加速世界向可持續(xù)能源的轉(zhuǎn)變。

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筆者 朱玉龍,一名汽車行業(yè)的工程師,2008年入行,做的是讓人看不透的新能源汽車行業(yè)。我學(xué)的是測(cè)試和電路,從汽車電子硬件開始起步,現(xiàn)在在做子系統(tǒng)和產(chǎn)品方面的工作。汽車產(chǎn)業(yè)雖然已經(jīng)被人視為夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè),不過(guò)我相信未來(lái)衣食住行中的行,汽車仍是實(shí)現(xiàn)個(gè)人自由的不二工具,愿在汽車電子電氣的工程方面耕耘和努力,更愿與同行和感興趣的朋友分享見解。