特斯拉 Model S的12V蓄电池特点介绍

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对Model S Plain的12V蓄电池拆解发现,其与其他OEM采用的12V方案还是有些不同。本文线束工程师之家主要介绍特斯拉的12V蓄电池。特斯拉12V蓄电池有什么不同呢?

首先来看一下特斯拉12V电池的供电范围:文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/introduction-to-the-characteristics-of-12v-battery-of-model-s/

  • 所有灯,例如前灯、转向灯、雾灯、尾灯、倒车灯、牌照和车内灯
  • LCD 显示屏 – 仪表盘 (S/X) 和主显示屏
  • MCU 和许多带有处理器的模块
  • 非牵引电机,例如车窗、雨刷、清洗液、座椅电机、侧视镜调节装置、天窗、充电口门、转向辅助、风扇、冷却液阀和冷却液泵等;
  • 调谐器、天线放大器和音频放大器的音频系统
  • 安全系统,例如安全气囊、制动助力器和安全带预紧器
  • 自动驾驶系统,包括摄像头、传感器和雷达
  • 加热设备,例如座椅、方向盘、清洗器喷嘴、后视镜、后除霜和摄像头加热器。
  • 其他物品,如警报器、后视镜调光器、USB 端口、喇叭、HomeLink、空气悬架和各种闩锁(门、行李箱、行李箱、手套箱)
  • 高压电池组接触器

早期Model S的12V蓄电池,采用传统的AGM深循环铅酸电池,容量为33Ah,重量约为27磅,如图1所示,与其他OEM的类似。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/introduction-to-the-characteristics-of-12v-battery-of-model-s/

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图1 早期Model S的12V蓄电池文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/introduction-to-the-characteristics-of-12v-battery-of-model-s/

但是Model S Plain的12V蓄电池,使用小型锂离子电池组,专为支持宽温度范围和长寿命而设计。电池组由宁德时代提供,电池组包括 4 个棱柱形 NMC 3.7v 电池组、充电和监控电子设备以及用于与车辆通信的 LIN 总线连接。电池容量为99Wh,满电状态下电压约为15V,重量仅为4磅,如图2所示。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/introduction-to-the-characteristics-of-12v-battery-of-model-s/

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图2 Model S Plain上的12蓄电池文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/introduction-to-the-characteristics-of-12v-battery-of-model-s/

12V蓄电池的内部控制板如图3所示,与外部其他部件,例如DCDC,的通信采用LIN通信,PIN脚与电源线集成在一个接插件中;控制板中还集成了电流监控、电池组电压和温度监控。控制板的主控芯片为NXP的MM9Z1_638。文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/introduction-to-the-characteristics-of-12v-battery-of-model-s/

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图3 12V蓄电池内部控制板文章源自线束工程师之家-https://www.suncve.com/introduction-to-the-characteristics-of-12v-battery-of-model-s/

电池组的参数如图4所示,其中有一项参数比较引人注目,就是瞬时最大放电倍率为50C。

特斯拉 Model S的12V蓄电池特点介绍

图4 12V蓄电池电池组参数

这一点的作用是什么呢?其实其主要作用是用于上高压, 特斯拉的高压系统图如图5所示,有个不一样的点,特斯拉的高压系统没有预充回路。

特斯拉 Model S的12V蓄电池特点介绍

图5 特斯拉高压系统简图 (来源知乎daijun211)

特斯拉把预充回路取消了,把这个功能集成到DC/DC中了。高压上电过程中,DCDC将低压端连接的12V蓄电池升压为高压,给各高压部件内部的电容进行充电,如图6所示。

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图6 DC/DC反向升压(来源知乎daijun211)

具体步骤如下:

1.闭合主负继电器;

2.DCDC开始升压,AB点的电压上升到一定的值;

3.闭合主正继电器;

4.高压回路完成,电池输出高压给DCDC,DCDC正向工作给12V低压蓄电池充电。——上高压完成。
这种设计对12V低压蓄电池有较高的要求,需要其支持瞬间的高功率输出。这就是为啥要50C的放电倍率。

小结

最近看了Model S Plain的两集拆解视频,如开头所说,:特斯拉的有些设计真是与众不同。就比如蓄电池从传统的铅酸电池换成锂电池,这种为什么其他OEM不做呢?我猜测有几种可能:

1、由于铅酸电池是满足当前车辆需求,如果换成锂电池,固然能带来不少好处,比如重量和体积的减少,但是需要重新开发供应商,重新做各种耐久验证,需要不小的开发费。

2、惯性思维,通常是“之前这个用得挺好的,没必要再换了”。

其实在特斯拉刚开始做敞篷跑车时是没有12V蓄电池,而是使用主锂离子电池组的一部分为配件和灯提供 12V 电压。但是效果并不理想,因此2010 年特斯拉在 Roadster 2.0 中改用单独的 12V蓄电池。从那时起,所有特斯拉汽车都包含一个单独的 12V 电池。如果当前效果还可以,可能现在连前舱的12V蓄电池都没有了。

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