瞻芯电子解读特斯拉Model Y Gen-4 主驱逆变器的设计改进和创新
发布时间: 2023-05-09
浏览次数: 12 次

众所周知，特斯拉是电动汽车和技术开发的领跑者。特斯拉Model 3 电动汽车主驱逆变器率先应用碳化硅(SiC) MOSFET，开启了EV动力总成设计的新篇章。其后续车型Model S Plaid 和 Model Y都延续了Model 3的技术路线，在主驱逆变器设计中使用碳化硅(SiC) MOSFET。

最新发布的 Model Y电动汽车中配备了最新的第四代主驱逆变器，它融合了许多设计改进和创新，该车型生产于美国德州的Giga Factory，还可能是上海工厂。

图片

感谢Ingineerix Sandy Munro先生的对 Model Y的拆解工作，让我们能一览其中的工程之美。

基于有限的公开信息和我们的理解，本文将比较Model Y和Model 3车型，并列举在主驱逆变器上的主要设计改进和创新。

Specifications

图片

Main Electronic Components

图片

Model Y and Model 3 Drive Units

图片

Model Y的第四代驱动单元在外观上与Model 3相同

Motor Winding Comparison

图片

Resolver and Bearing

图片

两者都使用旋转变压器进行转子位置传感，但Model Y 不再使用轴承电流弹簧。

Rotor Structure

图片

Model Y Inverter Box

图片

使用一体成型的连接器外壳，降低成本

Traction Drive Unit

图片

Model-Y Drive Unit的主要改进：

  1. 不再使用泄放电阻（可能使用电机绕组对母线电容放电）

  2. 使用本地隔离偏置为栅极驱动器电路供电，以降低噪声和栅极驱动串扰

  3. 使用集成的磁通门电流检测电路（以减小尺寸和成本）

  4. 当 SiC MOS 短路时，使用支柱驱动执行器来断开电机绕组

    Model S Plaid Inverter Board

图片

Current Sensing Difference

图片

Model Y Inverter Output Breaking for Safety Reason

一旦SiC MOS短路失效，DSP将发出命令来激活执行器，来推动且断开逆变器输出端子，以防止电机绕组短路。当端子断开后，保险丝将承受所有电流，并安全无电弧熔断。端子断开以防止在高速运行时，前置电机被抱死，导致汽车失控。

图片

SiC MOSFET Temperature Sensing

图片

图片

用红外传感检测SiC MOSFET的温度

Bus Bar Connections

图片

SiC MOSFET Parallel Connection

图片

2022 Tesla Model 3 Recall

特斯拉于 2022 年 4 月 7 日发布召回生产日期在2019年1月11日至2022年1月25日期间的部分进口及国产Model 3电动汽车，共计127785辆（其中进口Model 3汽车34207辆，国产Model 3汽车93578辆）。

这批车辆因逆变器故障而被召回，根据国家市场监督管理总局网站公布的说明是：“本次召回范围内车辆的后电机逆变器功率半导体元件可能存在微小的制造差异，其中部分车辆使用一段时间后元件制造差异可能会导致后逆变器发生故障，造成逆变器不能正常控制电流。此故障发生在车辆处于停车状态时，会导致车辆无法启动；此故障发生在车辆行驶状态时，会导致车辆失去行驶动力，极端情况下可能增加车辆发生碰撞的风险，存在安全隐患。 ”

目前尚不确定该故障仅来自于半导体的问题，或系统设计问题，亦或两者兼而有之。据我们推测，很可能两者兼而有之。因为有证据显示，过长的“齿”漏感可能会增加逆变器故障风险（请参考以下发表在 EET China 的技术分析资料）。

图片

然而上述 “功率器件故障” 的问题大概率已在 Gen-4 驱动单元上得到解决。

以上英文原版PPT可从瞻芯电子网站获取。

参考资料: 

技术分析特斯拉批量召回原因：隐蔽的碳化硅MOSFET栅极谐振问题

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

特斯拉召回部分进口及国产Model 3电动汽车

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


活动预告：

为助力新能源汽车、光储充、5G与数据中心电源等领域的高效能源转换研发，瞻芯电子将举办首届"碳化硅(SiC)功率半导体和芯片技术研讨会"，直面行业应用痛点、难点，研讨会就碳化硅的特性、可靠性和应用特殊要求，展开深入而广泛的技术交流。

本届研讨会拟定于5月19日（周五），上海虹桥机场、火车站附近举办，报告内容概要如下，敬请关注后续更多详情预告，同时欢迎各界伙伴咨询了解和报名参会。

elexcon深圳国际电子展由创意时代与博闻创意创立于2004年，已成为备受海内外电子行业关注的年度专业电子展之一，是展示技术实力、拓展行业合作的重要平台。更多展会详情请登录www.bljsleep.com 展位、赞助商及演讲人申请请联系：0755-88311535

图片


Baidu
map