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

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。

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

Main Electronic Components

Model Y and Model 3 Drive Units

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

Motor Winding Comparison

Resolver and Bearing

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

Model Y Inverter Box

使用一體成型的連接器外殼，降低成本

Traction Drive Unit

Model-Y Drive Unit的主要改進(jìn)：

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）

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)_

使用集成的磁通門(mén)電流檢測(cè)電路（以減小尺寸和成本）

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

Current Sensing Difference

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。

SiC MOSFET Temperature Sensing

用紅外傳感檢測(cè)SiC MOSFET的溫度

Bus Bar Connections

SiC MOSFET ParallelConnection

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，造成逆變器不能正常控制電流。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?！?/p>

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）。

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。

審核編輯 ：李倩