初识特斯拉Cybertruck的三电系统

智能汽车电子与软件 2024-05-14 17:00

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近日，网络流传了一段视频。Munro Live首次拆开了CyberBeast的drive unit，三个800V电机一共845hp。从之前的400V平台到如今的800V平台，可以看到一个初步的印象。

01#

800V电驱系统

相比 Model S Plaid 的三台电机都是永磁电机而言，Cybertruck 电驱的布局是前一个永磁同步电机系统，后两个异步电机系统，两个后电驱系统是mirror对称的。

特斯拉最早用的是异步电机，后来转为永磁同步电机，然后在Model Y上用上了永磁同步+异步电机，这个搭配在蔚来的车上也很常见。这样的配置是为了高速行驶时的保持高效率。因为异步电机可以不考虑反电势随时停止工作，让前面的永磁同步电机单独出力，保持在它的高效区。另外后驱出故障时，整车也能尽量保持正常行驶，提高了安全性。而在Rivian R1上是通过在电驱系统里费钱费力地装上脱开装置来达到同样的目的。

和ModelY的异步电机相比，在转子上加入了凹槽，这个对于噪音优化应该有帮助。

在永磁电机的转子上继续采用了斜槽设计，但是磁钢并没有像之前采用分段的。这应该还是为了降本考虑。

两种电机绕组都继续用了hairpin的形式。

Inverter是继续沿用了Gen4的设计，但是从400V到800V肯定有一些变化。细节要待进一步拆解。但是有一个疑问，后驱既然采用了异步电机，那inverter的三相熔断设计是不是可以在后驱的inverter上取消？这应该可以省成本。但是从拆解的视频来看，这个并没有取消。

前驱配置了电磁差速锁，这个有助于越野功能。

特斯拉的800V电驱在总体上还是沿用了很多400V的设计，提高了复用率，利于降本。更多的细节需要等待更进一步的拆解信息。

02#

Cybertruck电池

首先说明一下这次电池包是先拆掉了底板，所以我们全程看到的是电池的底面而不是正面。可以清楚的看到特斯拉这次使用的是绿色的发泡胶，与Model Y的红色泡沫不同，相似的是整个电池包都均分成了4个区域。

泡沫下面是橙色的电源保护盖，这样的包裹结构可以降低操作人员的触电风险。

首先我们注意到这块电池与Model Y 4680版的设计区别在于，在4个区域之间添加了更大尺寸的冷却板（红色箭头所示），为了防止紧挨大块冷却板左右的电芯温度变化而导致电池整体温差上升，大块冷却板中可能安装了限流器来平衡冷却液的流量，从而达到温度均衡的目的。这种情况在电池包热管理设计中比较常见，当有多条冷却路径时，为了平衡这些管路中的流量，通常需要使用限流器和流量监控器，保证所有管路流量平均。

电池包的电芯总数目前还不好确定，因为有些被泡沫覆盖着，大体上每个区域有48*7=336颗电芯，整个电池包有大约336*4=1344颗4680电芯，多于4680版Model Y的828颗，因为Cybertrcuk需要123kWh的能量，比Model Y的66kWh高出86%，单体电芯也从79Wh提升至91Wh，猜测是采用了更高镍含量的正极和掺硅负极，这应该是特斯拉第二代量产的4680电池。

每个冷却板都包含冷却管入口和出口，与Model Y设计一致，但目前这些管路的具体排布尚不明确，需在后续拆解过程中探究，下面的第二张图展示了整个电池包的总冷却出入口。

Cybertruck的电池是cell to body结构，由于所有电芯被泡沫紧紧粘在一起，维修和替换单个区域的可能性为零。但其实在电气管理层面，还是分模块的，电池管理系统会收集4个模块的数据然后作出判断，从而平衡各模块的电压，保证电池包的电热安全。

这种通过取消物理模组而直接将电芯粘成一个整体的做法，可以加强电池包的整体机械强度。为了在发生热失控时保护乘客舱，特斯拉将电芯倒置（与小米SU7的麒麟电池类似），这样热失控的电芯可以向下排出高温气体及化学物质，同时下图标识出了云母板，也在一定程度给予隔热保护。

那么电芯的高温气体会排到哪里呢？答案就在下图的电池包下壳体的排气阀。

有趣的是，排气阀的外侧有一个Goretex风格的排气口，是一种防潮膜，保证电池在不同海拔使用时内部的压力平衡，并将电池包内的湿度控制在合理范围内。

在发生热失控时，黑色的“火花抑制器”会捕获电芯喷出的高能颗粒，并在高压下被弹开，实现大量排气的功能。而且这是一个不可重复使用的单次阀。

除了电池倒置、云母板和排气阀，下图的电池外壳体和电池主体边粱之间纵向的空间也为排气制造了便利通道，它的另一个功能是作为侧面碰撞的缓冲区。而且在第二张图中还发现了电池主体边粱的内侧设计了一些矩形排气口。

下面我们来看下电池底部独特的空间设计。下图左侧时电池底板，汽车行驶过程中面对着路面，而在底板的上方，4个区域之间的纵梁做了加高处理，为电池本体和底板提供了25mm左右的缓冲区，这样做是为了降低越野过程中树干和石头对电池的撞击损伤。

最后一项是对电池底部排水阀的设计。红色箭头标识了电池底板排水口的位置，当水位高于这个口时，第二张图中排水阀内部的圆片会吸水膨胀，将顶部顶开，从而将水排出。这样的设计也为越野工况提供了便利，驾驶者不必担心电池泡水的安全问题。

03#

800V高压连接、无线充电

作为一款“火星车”，Cybertruck采用了800V电池平台，电芯为4680大圆柱电池，电池设计方案是 4 x 200V 串联单元,内部的开关允许在并联和串联之间切换，这样可以使在 400V 和 800V 下进行最佳充电，也可以应对当下充电桩电压问题，毕竟不是所有的桩都可以800V充电的。

目前看采用“双400”的车企是目前的一种流行方案，Cybertruck相比其他车企，采用了一个集成的双向开关来控制400/800V，减少了很多接触器的应用，但是profuse 保护依然还是有的。

Cybertruck电池包是将电池上盖和车身底盘共用一个盖板，采用冲压成型替代传统的压铸方式，效率更高，成本更低。

而且其全车很多钣金均采用了特斯拉的无涂层技术，这个可以一方面可以在满足防腐蚀的前提下，还能降低制造工时，降低成本。

在电池的前侧FDU位置有非常多的橙色高压连接器，这些高压线束包括到压缩机、前后驱供电等，这个地方在右侧有2个小的连接器，按照特斯拉的描述这是2个无线充电感应连接器，这就意味着Cybertruck是可以实现延展无线充电功能的，之前特拉斯内部有一项“Garfield is Tesla’s ”加菲猫计划，计划收购一家小型无线充电公司，以实未来车辆的无线充电功能，目前看在Cybertruck可以先睹为快了。