Tesla'nın ayrıntılı raporu: mutlak toz, inek, yüksek verimlilik, uzlaşma, optimizasyon
(Rapor için lütfen Future Think Tank www.vzkoo.com'u ziyaret edin)
1. Juechen, Tesla'nın yeni enerji araçları "listenin başında"
1. Listede satışlar domine ediyor ve Tesla'nın 2019'da tampon hasadı var
Tesla'nın yıllık satışları 360.000'i aştı ve Model 3, en tam olarak doğrulanan tek modeldir.
2019'da Tesla'nın küresel satışları 367.500 araca ulaşarak yeni bir rekor kırdı; 2019'un dördüncü çeyreğinde şirket 104.800 elektrikli araç üretti ve 112.000 teslim etti; Model 3 yılın en iyi tek ürünüydü ve 2019 yılının tamamı 92.500'ü dördüncü çeyrekte olmak üzere 300.000'den fazla araç satışı gerçekleştirdi; yıllık satışlar 2020'de Çin'deki en büyük beş tek ürün satışının toplamını aştı ve 2018'de bir önceki yıla göre büyümeyi iki katına çıkardı ve aynı şekilde konumlandırıldı. Yakıtla çalışan modeller de belirli bir tehdit oluşturmaktadır.
2. Performans listeye hakimdir, Model 3 mükemmel pil ömrüne sahiptir
Satışlara ek olarak Tesla Model 3, ana değerlendirme kriteri olarak pil ömrü-güç tüketimi ile iyi performans gösterdi.
Puan hesaplama yönteminin taslağı için 2021'den 2023'e kadar Çin'in "Çifte Puan" politikasına ("Binek Araç Şirketlerinin Ortalama Yakıt Tüketimi ve Yeni Enerji Araç Puanlarının Paralel Yönetimine İlişkin Önlemler" de Değişiklik) esas alınmıştır (saf elektrikli araç noktaları CLTC tarafından belirlenir. Çalışma koşulları altındaki seyir aralığı referans değeri belirler ve ayar katsayısı, boş ağırlığa karşılık gelen teorik güç tüketimi ile gerçek güç tüketiminin oranı ile belirlenir.Entegral temel değer-EC katsayısının XY çizelgesinde, Aynı bordür kalitesi altında pil ömrü ne kadar uzun ve güç tüketimi ne kadar düşükse, sağ üst köşede o kadar fazla olur), Tesla'nın ana ürünleri (bazı teknik parametreler önceden duyurulmuş olan Model 3, Model Y) daha uzun pil ömrüne ve daha düşük güç tüketimine sahiptir; Modelin yerel versiyonu 3 Nispeten muhafazakar batarya çözümünün teknik göstergeleri azaltıldı, ancak yine de büyük uluslararası rakipler id.3, leaf ve iX3 ile rekabette üstünlük sağlıyorlar, batarya ömrü 300 km'den az olan Golf elektrikli versiyonu ve otonom araçlar Kurumsal ürünlerle karşılaştırıldığında, Model 3'ün yerel versiyonunun temel rekabet avantajı, daha düşük güç tüketimi, daha tam olarak doğrulanmış destekli sürüş ve bazı marka primlerinde yatmaktadır; çift motorlu uzun menzilli versiyon, en iyi pil ömründen birine ve mükemmel güç tüketimi kontrolüne sahiptir.
Puan hesaplama yönteminin taslağı için 2021'den 2023'e kadar Çin'in "Çifte Puan" politikasına ("Binek Araç Şirketlerinin Ortalama Yakıt Tüketimi ve Yeni Enerji Araç Puanlarının Paralel Yönetimine İlişkin Önlemler" de Değişiklik) esas alınmıştır (saf elektrikli araç noktaları CLTC tarafından belirlenir. Çalışma koşulları altındaki seyir aralığı referans değeri belirler ve ayar katsayısı, boş ağırlığa karşılık gelen teorik güç tüketimi ile gerçek güç tüketiminin oranı ile belirlenir.Entegral temel değer-EC katsayısının XY çizelgesinde, Aynı bordür kalitesi altında pil ömrü ne kadar uzun ve güç tüketimi ne kadar düşükse, sağ üst köşede o kadar fazla olur), Tesla'nın ana ürünleri (bazı teknik parametreler önceden duyurulmuş olan Model 3, Model Y) daha uzun pil ömrüne ve daha düşük güç tüketimine sahiptir; Modelin yerel versiyonu 3 Nispeten muhafazakar batarya çözümünün teknik göstergeleri azaltıldı, ancak yine de büyük uluslararası rakipler id.3, leaf ve iX3 ile rekabette üstünlük sağlıyorlar, batarya ömrü 300 km'den az olan Golf elektrikli versiyonu ve otonom araçlar Kurumsal ürünlerle karşılaştırıldığında, Model 3'ün yerel versiyonunun temel rekabet avantajı, daha düşük güç tüketimi, daha tam olarak doğrulanmış destekli sürüş ve bazı marka primlerinde yatmaktadır; çift motorlu uzun menzilli versiyon, en iyi pil ömründen birine ve mükemmel güç tüketimi kontrolüne sahiptir.
Puan hesaplama yönteminin taslağı için 2021'den 2023'e kadar Çin'in "Çifte Puan" politikasına ("Binek Araç Şirketlerinin Ortalama Yakıt Tüketimi ve Yeni Enerji Araç Puanlarının Paralel Yönetimine İlişkin Önlemler" de Değişiklik) esas alınmıştır (saf elektrikli araç noktaları CLTC tarafından belirlenir. Çalışma koşulları altındaki seyir aralığı referans değeri belirler ve ayar katsayısı, boş ağırlığa karşılık gelen teorik güç tüketimi ile gerçek güç tüketiminin oranı ile belirlenir.Entegral temel değer-EC katsayısının XY çizelgesinde, Aynı bordür kalitesi altında pil ömrü ne kadar uzun ve güç tüketimi ne kadar düşükse, sağ üst köşede o kadar fazla olur), Tesla'nın ana ürünleri (bazı teknik parametreler önceden duyurulmuş olan Model 3, Model Y) daha uzun pil ömrüne ve daha düşük güç tüketimine sahiptir; Modelin yerel versiyonu 3 Nispeten muhafazakar batarya çözümünün teknik göstergeleri azaltıldı, ancak yine de büyük uluslararası rakipler id.3, leaf ve iX3 ile rekabette üstünlük sağlıyorlar, batarya ömrü 300 km'den az olan Golf elektrikli versiyonu ve otonom araçlar Kurumsal ürünlerle karşılaştırıldığında, Model 3'ün yerel versiyonunun temel rekabet avantajı, daha düşük güç tüketimi, daha tam olarak doğrulanmış destekli sürüş ve bazı marka primlerinde yatmaktadır; çift motorlu uzun menzilli versiyon, en iyi pil ömründen birine ve mükemmel güç tüketimi kontrolüne sahiptir.
2. Geek, çığır açan bir yazılım ve donanım sistemi
1. Elektrik ve elektronik mimari, sürüş bilgisayarı seviyesine ulaşıyor
Geleneksel otomobil şirketlerinden farklı olarak, tarihsel bir yükü olmayan Tesla, nispeten radikal bir elektronik ve elektrik mimarisini deneyebilir ve "yazılım ve donanım ayrıştırma-yazılım tanımlı arabalar" yoluna çıkabilir.
Tesla Model S ve Model X'in elektrik ve elektronik mimarileri benzerdir. Merkezi kontrol DCU (Etki alanı denetleyici birimi), güç etki alanı, gövde etki alanı ve kasa etki alanı açıkça bölünmüştür, tanılama arabirimini korur ve omurga / dal ağı olarak kapsamlı şekilde CAN / LIN kullanır. 72 ECU denetleyici düğümü, 44 CAN düğümü ve 28 LAN düğümü içerir. Merkezi kontrol DCU birden çok ağ segmentini kapsar, birden fazla düğüme erişir ve birçok işlevi vardır Model S ve Model X'in yol bilgisayarı düzeyinin elektronik ve elektrik mimarisini önceden gerçekleştirdiği söylenebilir: dağınık ECU'ları sınırlı sayıda DCU'lar arasında geleneksel ECU- > Aktüatörün bire bir ilişkisi DCU- olur > Aktüatörlerin bire çok ilişkisi; bilgi işlem kaynaklarının ve programlarının merkezi yönetimi, geleneksel OEM'ler yerine DCU'da gerçekleştirilir, tüm parça ve bileşen yazılımları OEM'ler için kara kutulardır ve OEM'ler doğrudan ve rahat bir şekilde yönetemez Kodun her bir parçası; DCU'nun kendisi, özel bir mikro denetleyiciden çok genel amaçlı bir bilgisayara benzer.
Model 3, tüm elektrik ve elektronik mimarisini üç bölüme ayırarak bir adım daha ileri gider: merkezi kontrol DCU, sol gövde kontrolü DCU ve sağ gövde kontrolü DCU. Merkezi kontrol DCU, sürücü destek sistemi (ADAS), bilgi-eğlence sistemi, harici bağlantı ve araç içi iletişim sistemi işlevlerini entegre eder; gövde ve konfor sistemi, şasi ve güvenlik sistemi ve güç sisteminin bir kısmı karoseri kontrol modülüne aittir. Bunların arasında, Model 3'ün bilgi-eğlence sistemi, X86 mimarisinin intel Atom A3950 işlemcisini kullanıyor ve Tesla tarafından inşa edilen yerleşik linux sistemini çalıştırıyor.
Model 3'ün elektriksel ve elektronik mimarisi, donanım standardizasyonu fikrini ve ardından açıkları kapatmak için yazılımın kullanımını belirgin bir şekilde somutlaştırır. Bu şekilde araç geliştirme döngüsü kısaltılabilir ve aracın potansiyeli daha etkin bir şekilde değerlendirilebilir.
Aracın elektronik ve elektrik mimarisinin gelişmesiyle, ilgili kablo demetinin uzunluğunun kısaltılması bekleniyor. Model S'nin koşum uzunluğu yaklaşık 3 km'dir ve Model 31.5 km'ye kısaltılmıştır. Tesla'nın ilgili alanlardaki patentleri yeni bir kablolama mimarisi ortaya koymuştur. Kablolama, pil ve merkezi kontrol DCU'su etrafında alt sistemlere bölünmüştür, böylece uzunluğu daha da kısaltılmıştır ve ilgili alt sistem bileşenlerinin montajı ve doğrulanması da basitleştirilebilir. Otomobil üretim verimliliğini artırmaya elverişlidir. Model Y'nin kablo demetinin uzunluğunun daha da kısaltılmasının beklendiğini tahmin ediyoruz.
Kısacası, Tesla'nın ürünlerinde, donanım ve yazılım kademeli olarak ayrıştırılır, donanım kaynakları işletim sistemi aracılığıyla programlanabilir kaynaklara soyutlanır, program tasarımı daha kolaydır, yeni donanım ve sensörlerin eklenmesi daha esnektir ve ADAS ve otonom sürüşü uygulamak daha kolaydır. İlgili işlevler; bilgi işlem gücünün merkezileştirilmesi, Tesla'nın yüksek hesaplama gücü ADAS algoritmasını gerçekleştirmek için geleneksel otomobillerin bilgi işlem gücü tüketimini kullanmasını kolaylaştırır; birçok önemli kusur, onarım için fabrikaya geri çağrılmak yerine OTA yükseltmeleri yoluyla çözülebilir.
2. Yazılım yükseltmesi, OTA trende öncülük ediyor
OTA (Over The Air), bir akıllı telefonun aygıt yazılımını, sistemini ve APP'sini güncellemenin ana yoludur. Binek otomobiller için OTA, alıcının bir iletişim modülüne sahip olmasını gerektirir (tercihen yüksek hızlı iletişimi destekler) ve ayrıca ilgili elektronik bileşenlerin bir önyükleyici işlevine sahip olmasını gerektirir. OTA işlevi, "bazı sorunları çözmek" (geri çağırmaları önlemek için) veya "yeni özelliklerin kilidini açmak" (yeni modeller vb. Başlatmak yerine) için kullanılabilir ve böylece aracın genel çekiciliğini artırır.
Akaryakıt araçlarının motor ve şanzıman kontrol üniteleri, motor kontrol ünitesinin yazılım ve yazılımından daha karmaşıktır.Performans iyileştirmesi, genel ayar gerektirir.OTA'nın neden olduğu risk, tamamen elektrikli araçlardan daha büyüktür. Bu nedenle, yakıtlı araç şirketleri OTA esas olarak güvenlik dışı araçları hedef alır. Kısmen, araba kullanıcı arayüzü, navigasyon, müzik güncellemeleri, akıllı cihazlar için yeni destek ve WiFi optimizasyonu gibi "pastanın üzerine krema" rolünü oynuyor.
OTA + binek otomobillerinin yaratıcısı olan Tesla'nın OTA hizmeti, gelişmiş hızlanma performansı, optimize edilmiş fren performansı, yol boyunca akü ön ısıtma ve hatta akü yedek kapasitesinin kilidini açmak için acil durum müdahalesi gibi işlevleri gerçekleştirmek için gelişmiş güç elektroniği mimarisine güveniyor. Sadece eğlence uygulaması güncellemeleri değil. Amerika Birleşik Devletleri'ndeki Irma Kasırgası ve Çin'deki Typhoon Mangkhut'u vurduğunda Tesla, araç sahiplerine karşılık gelen OTA desteği sağladı.
2016 yılında Tesla, bir "kod imzalama" güvenlik mekanizması ekledi ve OTA'nın güvenliğini güçlendirmek için tüm FOTA yükseltme ürün yazılımlarında zorunlu bütünlük kontrolleri gerçekleştirdi. Tesla, doğumundan bu yana sistem sürümünü OTA aracılığıyla 10.0'a güncelledi.
Gelişmiş donanım mimarisi ve gittikçe gelişen yazılımlarla Tesla'nın, yazılım ve donanım sistemleri açısından bir inek olduğu görülebilir. Diğer şirketler donanım mimarisini tamamen yeniden yapılandırmazlarsa, ürün yineleme hızı Tesla'dan önemli ölçüde daha yavaş olacaktır.
3. Verimli, şarj ile enerji kullanın
Şarj-enerji depolama-enerji kullanımının enerji akışı, yeni enerji araçlarının etkili bir şekilde uygulanması için anahtar temeldir. Enerji tüketimi temel olarak motorlara ve elektrik kontrolüne dayanır, enerji depolama pillere dayanır (enerji tüketimi ve şarj da kısmen pillerden etkilenir) ve enerji şarjı temel olarak güç şebekelerine ve şarj yığınlarına dayanır. Yakıt araçlarıyla karşılaştırıldığında, yeni enerji araçlarının enerji kullanımında bariz avantajları vardır, ancak yine de enerji depolama ve şarj etme konusunda eksiklikleri vardır.
1. Motor: talep üzerine teknik rota seçmek için AC asenkron paketten dünyaya
Elektrik motorları, geleneksel yakıtlı araçlara kıyasla yeni enerji araçlarının temel avantajıdır. Yeni enerji binek otomobil motorları, nispeten yaygın olarak kullanılan iki teknik yol olan AC asenkron / sabit mıknatıslı senkron motorları içerir.
Tesla Model S / X motorları, AC asenkron motorların teknik rotasını benimser ve ön ve arka motorların maksimum gücü sırasıyla 202/285 (yüksek performanslı versiyon 375) kW'dır.
Model S / X'in ana motoru, elektrik kumandası ve redüktörü arka aksa entegre edilmiştir.
Model S / X'ten farklı olarak, Model 3 orta uca konumlandırılmıştır ve etkin alanla sınırlandırılmıştır, daha yüksek motor verimliliği ve hacimsel güç yoğunluğu gerektirir.Bu nedenle, AC asenkron motor, dinamikleri dikkate alarak optimize edilmiş manyetik alan düzenlemesine sahip kalıcı mıknatıslı bir senkron motora güncellenir , Enerji verimliliği ve hacim gereksinimleri. Üç RWD, AWD ve AWD Performans modelinin motor gücü (farklı kaynaklardan gelen veriler biraz farklıdır) sırasıyla 211kW, 274kW (188 + 147) ve 353kW (211 + 147) 'dir. Çift motorlu versiyondaki iki motorun gücünün toplamı, gerçek toplam güce eşit değildir Bunun nedeni, çift motorlu versiyondaki her motorun dış özelliklerinin farklı olması ve tepe noktalarının çakışmamasıdır.
Model 3'ün ana motoru, elektrik kontrolü ve redüktörü de son derece entegre edilmiştir ve genel hacim güç yoğunluğu daha da iyileştirilmiştir. Bir yandan, bu kalıcı mıknatıslı senkron motorların katkısından, diğer yandan da elektronik olarak kontrol edilen güç yarı iletken cihazlarının büyük yeniliklerden geçmesinden kaynaklanmaktadır.
2. Elektronik kontrol: silikon bazlı IGBT'den yüksek verimli silisyum karbür bazlı MOSFET'e
Tesla ürünlerinin elektronik kontrol sisteminde kullanılan güç yarı iletken cihazları (ana kriter olarak çekirdek invertörü kullanan), silikon bazlı IGBT'den silisyum karbür bazlı MOSFET'e dönüşüm geçirmiştir.
Yarı iletken işlevlerin gerçekleştirilmesi, matris malzemesinin fiziksel ve kimyasal özellikleriyle sınırlıdır. Her şeyden önce, matris malzemesinin, iç taşıyıcı konsantrasyonunun en hafif katkılı bölgeden daha düşük olmasını, doping konsantrasyonunun üst sıcaklık sınırının daha yüksek olmasını ve kritik parçalanma alanının olmasını sağlamak için daha geniş bir enerji boşluğuna sahip olması gerekir. Enerji boşluğu çok geniş olmamalıdır, bu da kendi kendine oluşturulan potansiyelin ve eşik voltajının çok yüksek olmasına neden olur. İkinci olarak, yasak banttaki matris malzemesinin enerji seviyesi, blokaj voltajının yüksek ve kaçak akımın düşük olması için mümkün olduğu kadar az olmalıdır. Üçüncüsü, temel malzemenin yeterince yüksek bir serbest taşıyıcı hareketliliğine sahip olması gerekir (elektron hareketliliği delikten daha yüksektir, bu nedenle elektron hareketliliği esas alınır), böylece karşılık gelen güç yarı iletken cihazının izin verilen maksimum akım yoğunluğu daha yüksektir. Dahası, matris malzemesinin yeterince yüksek bir taşıyıcı doygunluk sürüklenme hızına (ayrıca elektron hareketliliğine bağlı olarak) sahip olması gerekir, böylece karşılık gelen güç yarı iletken cihazının izin verilen maksimum frekansı daha yüksek olur. Son olarak, kararlı kimyasal özellikler ve yüksek termal iletkenlik de yüksek performanslı cihazların pratik uygulamasında önemli bir rol oynar.
Germanyum ana akım bir güç cihazı malzemesi değildir çünkü enerji aralığı çok küçüktür ve izin verilen üst çalışma sıcaklığı sınırı sadece 70 ° C'dir; Silikonun kapsamlı performansı dengelidir, tek kristal üretim maliyeti düşüktür ve silikon dioksit yalıtım tabakasının hazırlanması kolaydır.En yaygın kullanılan yarı iletken ve güç cihazı malzemesidir; silisyum karbür (4H kristal formu en kapsamlı performansa sahip çeşitli kristal yapılar) yasak bant genişliği, Güçlü penetrasyon alanı, elektron hareketliliği biraz daha düşük olmasına rağmen, daha ağır katkı yapılabilir ve silikon dioksit yalıtım tabakası da hazırlanabilir ve ısı dağılımını kolaylaştırmak için termal iletkenlik yüksektir, bu nedenle yüksek voltaj ve yüksek akıma dayanabilir ve daha düşük iletkenliğe ve anahtarlamaya sahiptir. Kayıp, üstün performans ve yüksek maliyet; GaN iyi yüksek frekans özelliklerine sahiptir, ancak substrat ana üretim yöntemi olduğu için silikon karbür ile epitaksi, maliyet daha yüksektir ve termal iletkenlik kısadır. Çeşitli faktörlere bağlı olarak, silikon ve silisyum karbür, yeni enerji araçları için güç yarı iletkenlerinin temel malzemeleri olarak en uygun olanıdır.
Yaygın olarak kullanılan güç yarı iletken cihazları arasında güç diyotu (Güç Diyotu, pin diyotu / Schottky diyot dahil), bipolar transistör (BJT), tristör (SCR), geçit kapatma tristörü (GTO), metal oksit yarı iletken alanı bulunur Etki transistörü (MOSFET), yalıtımlı geçit bipolar transistörü (IGBT) vb. Farklı güç yarı iletken cihazları, elektrik sinyallerinin, sürücü sinyallerinin, etkili sinyal dalga formlarının ve taşıyıcıların iletiminin farklı kontrol edilebilirliğine sahip olabilir.
Aynı alt tabakayı kullanan yarı iletken cihazlar için, anahtarlama gücünün ve elde edilebilen anahtarlama frekansının çarpımı yaklaşık olarak sabittir. Silikon için sabit yaklaşık 109 VA / s'dir:
Psw-hardfsw = Vmax-hardImax-hardfaw 109 VA / s
Yukarıdaki ampirik formülün rehberliğinde, farklı cihazların çalışma akımı, çalışma voltajı ve anahtarlama frekansı aralığı farklıdır.
MOSFET hızlı anahtarlama hızına, düşük anahtarlama kaybına, yüksek çalışma frekansına, düşük sürüş gücüne, basit sürüş devresine sahiptir ve ikincil arıza sorunu yoktur. Bununla birlikte, silikon bazlı MOSFET'ler yüksek voltaj uygulamalarında kullanıldığında, dayanma voltajı 2,5'inci güce kadar açık direnç keskin bir şekilde artar, bu nedenle anma akımı ve anma voltajı küçüktür.Klasik topoloji altında, yalnızca 10kW'ı geçmeyen güç elektroniği cihazları için uygundur (otomotiv Uygulama alanında 12V veya 48V sistem), ancak yüksek güçlü saf elektrikli sürücüler için uygun değildir.
ve bu yüzden, Halen silikon alt tabakalar kullanan saf elektrikli araçların elektrikle kontrolü için güç yarı iletkenleri için, daha düşük anahtarlama hızı, daha yüksek sürüş gücü ve anahtarlama kaybı, daha karmaşık sürüş devreleri ve ikincil arıza tehlikesi pahasına kapıyı azaltmak gerekir. Kutup (yani şekildeki kapı) yayıcıdan bir oksit film tabakası (p + tabakası) aracılığıyla elektriksel olarak izole edilmiştir, uygulama daha yüksek gerilim direnci, akım yoğunluğu ve maksimum güç ve yüksek gerilim koşullarında iletim ile MOS ve BJT kombinasyonuna eşdeğerdir. Daha düşük dirençli IGBT cihazı.
MOSFET cihazlarının birçok avantajından yararlanmaya çalışan saf elektrikli araçların elektrik kontrolü için güç yarı iletkenleri için, temel malzemeleri değiştirmek, temel malzeme olarak nispeten pahalı silikon karbür kullanmak ve basınç taşıyıcı tabakanın derinliği ve doping konsantrasyonu gibi teknik parametreleri kontrol etmek ve sonunda daha yüksek elde etmek gerekir. Çalışma voltajı ve maksimum güç ile genel verimlilik. Mevcut silikon karbür bazlı MOSFET sisteminin genel verimliliği (inverter verimliliği açısından) yaklaşık% 98'dir ve bu, silikon bazlı IGBT'nin yaklaşık% 92'sinden daha yüksektir. Silisyum karbür bazlı MOSFET'lerin, uygulama düzeyinde silikon bazlı IGBT'lere göre doğal avantajları olduğu söylenebilir.
Tesla Model S / X'in elektronik kontrol sistemi, geleneksel silikon bazlı IGBT'leri kullanır. Arka motorun gücü daha yüksek ve ihtiyaç duyulan IGBT çip sayısı daha fazla.
Tesla Model 3, yeni enerji araçlarında silisyum karbür bazlı başarılı bir MOSFET uygulamasıdır. STMicroelectronics silikon karbür bazlı MOSFET cihazının temel yapısı şu şekildedir: yonga ile pişirilmiş gümüş silikon nitrür substrata bağlanır; çip kapısı elektriksel ara bağlantı için standart alüminyum tel bağlama teknolojisini kullanır; kurşun lehim yeniden akış işlemi kurşun çerçeveyi bağlamak için kullanılır; plastik ambalaj Elektrokaplama vb. Son paketi tamamlayın.
Elektronik kontrolün Model 3 çift motorlu versiyonu, her biri paralel olarak 2 yonga olan toplam 24650V, 100A silikon karbür bazlı MOSFET güç modülü ile donatılmıştır.
Elektronik kontrol tasarlama sürecinde Tesla, döngü endüktansının anahtarlama hızı, anahtarlama kaybı, elektriksel güvenilirlik ve güç yoğunluğu üzerindeki etkisini tam olarak dikkate aldı. Çekirdek olarak silikon karbür bazlı MOSFET ile yüksek verimli elektronik kontrol, aracın düşük güç tüketimi için güçlü garantilerden biridir.
3. Hızlı şarj: Küresel süper hızlı şarj istasyonunda 400V-250kW üçüncü nesil hızlı şarj
Tesla Süper Hızlı Şarj İstasyonu, 2012'den beri tamamen elektrikli binek otomobiller için nispeten iyi bir şarj deneyimi sağlamıştır.
2020'nin başından itibaren Tesla, dünya çapında 1.600'den fazla süper şarj cihazına ve 144.000 süper şarj cihazına sahiptir ve düzeninin odak noktası Kuzey Amerika, Avrupa ve Doğu Asya'dır.
Tesla'nın süper hızlı şarj teknolojisi, 400V doğru akıma dayanır.En yeni V3 süper hızlı şarj teknolojisi, V2 süper hızlı şarj teknolojisinin (145kW) tepe gücünü aşan 250kW'lık bir tepe gücüne sahiptir ve ayrıca Çin'deki tek bir otoyol hızlı şarj ağının (120kW) tepe gücünü aşar ), geleneksel hızlı şarj gücü (60kW).
Tesla'nın temel hızlı şarj stratejisi, şarj durumu (SOC) düşük olduğunda şarj gücünün daha büyük olması ve SOC arttıkça gücün kademeli olarak azalmasıdır. Model 3'ün uzun ömürlü versiyonunu şarj etmek için V3 şarj yığını kullanıldığında, temel tam gücün 3C şarjına (yaklaşık% 10-% 25 SOC aralığı) karşılık geldiği ve ardından yaklaşık 2C şarj oranına (yaklaşık% 25-% 50 SOC aralığı) düştüğü ve şarj etmeye devam ettiği tahmin edilmektedir. Hız yaklaşık 1C'ye (yaklaşık% 50-% 70 SOC aralığı) düşürüldüğünde, şarjın sonundaki güç daha da azalır. Şarj eğrisinin tahminine göre,% 10 SOC'den% 70 SOC'ye şarj süresi 15 dakikadır ve artan çalışma koşullarında pil ömrü yaklaşık 350km'dir. Süper hızlı şarj işlevini gerçekleştirmek için, tüm aracın, süper şarj istasyonuna vardığında pil paketinin sıcaklığının uygun bir aralıkta olmasını sağlamak için pil paketinin sıcaklığını da kontrol etmesi gerekir.
Yeni enerji araçlarının hızlı şarj edilmesi, bataryanın, aracın, şarj yığınının ve güç sisteminin potansiyelini tam olarak kullanmalı, eksiklikleri gidermeli ve rahatlık ve güvenlik birliğini sağlamalıdır. Çin'in yeni enerji araçlarını şarj etme gereksinimleri, temel dayanak olarak yavaş şarj ve ek olarak hızlı şarj. Süper hızlı şarjın makul bir şekilde dağıtılması ve etkili kullanımı beklenebilir.
Özetle Tesla Model 3, enerji tüketimi ve şarj etme açısından iyi bir performans sergiliyor.
4. Uzlaşma, silindirik pil enerji depolama
Güç bataryası, yeni enerji araçlarının kalbidir. Tesla'nın kuruluşunun başlangıcında, aralarından seçim yapabileceğiniz daha az sayıda yüksek performanslı pil vardı, bu nedenle, nispeten olgun ve yüksek kaliteli silindirik pillere dayanan pil paketleri ve karşılık gelen saf elektrik platformları oluşturdu.
1. 18650 silindirik pil, olgun tek hücreli ve termal yönetimi destekleyen
Model S / X'de kullanılan Panasonic 18650 pilin kütlesi 48,5 g, maksimum enerjisi 11,8 Wh ve buna karşılık gelen 3,35 Ah kapasite bulunuyor. Pil hücresinin kütle enerji yoğunluğu yaklaşık 243Wh / kg'dır ve hacim enerjisi yoğunluğu yaklaşık 646Wh / L'dir.
Nispeten küçük bir pil, bir grup için gereken çok sayıda pil hücresine ve pil sisteminin yüksek karmaşıklığına yol açar. Model S / X (85kWh versiyonu) 7.104'e kadar güç pili kullanır. Performansı sağlamak için Tesla, pasif dengeli pil yönetim sistemi teknolojisini benimser.
Model S'nin BMS'si bir ana-bağımlı mimariyi benimser ve ana kontrolör (BMU), yüksek voltaj, yalıtım algılama, yüksek gerilim kilidi, kontaktör kontrolü ve harici iletişim gibi işlevlerden sorumludur. Bağımlı kontrolör (BMB), hücre voltajı ve sıcaklık tespitinden sorumludur ve servis asansörüne rapor verir. Ana kontrolör, ana ve yardımcı çift mikro tek çipli mikrobilgisayar (MCU) tasarımına sahiptir.Yardımcı MCU, ana MCU'nun çalışma durumunu algılayabilir ve arıza tespit edildiğinde, güvenliği daha da sağlamak için kontrol yetkisi alınabilir. Termal yönetimin spesifik görevi, kıvrımlı hortum ve destekleyici parçalardır Su-glikol karışımı borunun içinde akar. Bataryanın düşük sıcaklık durumunda ısıtılması gerektiğinde, BMS motor soğutma devresini ve batarya soğutma devresini seri hale getirmek için bir komut algılar ve verir ve motorun kalan ısısı bataryayı ısıtacaktır. Güç bataryası yüksek bir sıcaklıkta olduğunda, BMS ayrıca motor soğutma devresini ve batarya soğutma devresini paralel hale getirmek için komutlar algılar ve verir ve iki soğutma sistemi bağımsız olarak ısıyı dağıtır. Son olarak, pil hücrelerinin ve pil takımlarının sıcaklığı etkin bir şekilde kontrol edilir.
2. 21700 pil, aşamalı mühendislik yeniliği
Model 3 ayrıca silindirik piller kullanır, ancak pil hücrelerinin hacmi artmıştır. Eşleşen Panasonic 21700 pilinin kütlesi 69 g, maksimum enerjisi 17,5 Wh ve buna karşılık gelen 4,78 Ah kapasiteye sahiptir; eşleşen pozitif elektrot yüksek nikel içerikli nikel kobalt alüminyumdur: NCA0,9-0,05-0,05; taramadan elde edilen negatif elektrot silikon (% 3,5) grafittir Elektron mikroskobu görüntüsüne ve partikül boyutu dağılım istatistiklerine göre silikon, ortalama doping homojenliğine sahip mikron kristaller formunda bulunur; diyafram alüminyum oksit kaplı polipropilendir ve taban film kalınlığı yaklaşık 10 mikrondur.
21700 pil hücresinin kütle enerji yoğunluğu yaklaşık 254Wh / kg ve hacim enerji yoğunluğu yaklaşık 722Wh / L'dir. Model S / X'de kullanılan 18650 pil ile karşılaştırıldığında, kütle enerji yoğunluğu biraz artmış (+% 4,5) ve hacim enerji yoğunluğu biraz artmıştır (+% 6,8).
Pil paketi / araç düzeyinde, Model 3 standart pil ömrü sürümü ile uzun pil ömrü sürümü arasında kalite, çalışma koşulları, 100 kilometrede güç tüketimi, kullanılabilir güç (gerçek şarj biraz daha yüksektir) ve pil hücrelerinin sayısı açısından farklılıklar vardır. Genel olarak konuşursak, uzun ömürlü versiyondaki mevcut güç ve pil hücrelerinin sayısı, standart pil ömrü versiyonunun yaklaşık 1,5 katıdır, ancak ekipmanın artan kalitesi, çalışma koşulu dayanıklılığının (bu makalede kullanılan WLTP dayanıklılığı) mevcut güç artışı kadar iyi olmamasına neden olur; pilin her versiyonu Monomerlerin sayısı Model S / X'ten çok daha düşüktür.
Model 3 uzun ömürlü çift motorlu versiyon için pil paketi sökme bilgileri daha ayrıntılıdır. Pil paketi boyutu 2148 * 1444 * 120 mm'dir (z eksenine doğru çıkıntı yapan kısım hariç) ve 4 pil modülü dahil toplam 473,94 kg kütle ile.
Yukarıdaki bilgilere dayanarak, Model 3 uzun batarya ömrü çift motorlu versiyon için batarya sistemi kütle enerji yoğunluğunun yaklaşık 162 Wh / kg ve kütle grubu veriminin yaklaşık% 64 olduğu hesaplanabilir.Yerel standart batarya sistemi enerji yoğunluğu ve uzun batarya ömrü Çift motorlu versiyonun batarya ömründe çok fazla fark yoktur; batarya sisteminin hacimsel enerji yoğunluğu yaklaşık 207 Wh / L ve hacimsel grup verimliliği yaklaşık% 28'dir. Silindirik pillerin en büyük probleminin, pil paketi seviyesinde nispeten yüksek kimyasal olarak aktif pozitif ve negatif malzemelerin getirdiği enerji yoğunluğunun olumlu etkisini dengeleyen düşük hacim ve gruplama verimliliği olduğu görülmektedir.
Diğer parçaların mükemmel performansıyla kıyaslandığında silindirik pil takımı, Tesla ürünlerinin bir ölçüde eksikliği haline geldi. Zayıf hacimsel enerji yoğunluğu "yumuşak bel altı", yeni enerji araçları için uzun vadeli ana akım tercih olmamalıdır.
Beş tercih mi? Ningde dönemi CTP ve Tesla Model 3 ise
Daha önce de belirtildiği gibi, Tesla'nın ürünleri elektrik ve elektronik mimari, enerji kullanımı, vb. Açısından teknolojik olarak gelişmiştir. Bununla birlikte, silindirik pillerin enerji depolamaya yönelik teknik rotası, bir dereceye kadar yüksek kaliteli araç ürünlerinin bir kusuru haline gelmiştir. Buna ek olarak Tesla, yüksek düzeyde elektrik mühendisliği teknolojisine ve pil teknolojisi rotalarını değiştirmek için nispeten düşük bir eşik değerine sahiptir.Daha rekabetçi güç pillerini değiştirmek, pil ömrü gibi araç performansını daha da artırmak ve ürün rekabetçiliğini güçlendirmek makul bir seçimdir. Üçlü katot malzemeleri ve kare piller kullanan Ningde dönemi CTP pil paketlerinin (Hücreden Pakete, modül olmayan güç pil paketleri) daha büyük bir şansı olabilir.
1. Ningde döneminin en iyisi, paketlenecek hücre
Dünyanın ilk CATL CTP pil paketi Ekim 2019'da tanıtıldı ve ilk model BAIC New Energy EU5 idi. Bu, CATL'nin Frankfurt Otomobil Fuarı'nda CTP pil paketi teknolojisini açıklamasından sonra iniş yapan ilk binek otomobili projesi. CTP pil takımı, pil modülü montaj sürecini ortadan kaldırdığı için (335, 390, 590 ve diğer özellik modüllerine gerek yoktur) geleneksel pil paketine kıyasla hacim kullanım oranı artar, parça sayısı azalır, üretim verimliliği artar ve uygulamaya alınır Gelecekte, güç pillerinin üretim maliyetini önemli ölçüde azaltabilir ve pil paketlerinin kütle / hacim enerji yoğunluğunu artırabilir.
Pil hücresi ile BMS arasındaki bağlantı açısından, Ningde Times'ın ilgili patentlerine göre, pil hücresi ve pil yönetim sistemi BMS, pil paketi yuvasına sabit bir yapı ile sabitlenmiştir. Isı dağılımı ve şok emilimi için. Hücreler üst ve alt kabuklara yerleştirilir, kabuklar termal olarak iletken yapıştırıcı ile doldurulur, hücrenin yan duvarları ile hücre kabuğu arasına bir basınç veya sıcaklık sensörü yerleştirilir, basınç sensörü hücre şeklindeki değişikliği tespit etmek için kullanılır ve hücreyi algılamak için sıcaklık sensörü kullanılır. Sıcaklık değişiklikleri için iki sensörün ana işlevi, bozuk pilleri tespit etmek ve pillerin ısıl kaçağı gibi güvenlik kazalarını önceden tespit etmektir. BMS ve bataryayı bağlamanın üç yolu vardır: Birincisi, BMS ve batarya üzerinde iletken şarapnel vardır ve ikisi sabittir ve iletken cıvatalarla bağlanır; İkincisi, elastik kontak yöntemi benimsenir; Üçüncüsü, erkek ve dişi uç iletken bağlantı benimsenir Cihaz.
Pil hücresi montajı ve soğutma yöntemleri açısından, Ningde döneminin ilgili patentlerine göre, bir ısı emiciyi entegre etmek için plastik bir pil kabuğu kullanılır.Plastik kabuğun ısı emici ve alt göbeği bir pil depolama alanı oluşturur ve pilin yan duvarları, termal olarak iletken silikon contalarla yapıştırılır. , Termal iletken silikon film sıkıştırılabilir ve pil çekirdeği ve termal iletken silikon film doğrudan ısı alıcının ortasına yerleştirilebilir. Batarya mahfazasının dış duvarı, ısı emiciye bağlanır (lehim ve sızdırmazlık halkası ile kapatılır) ve plastik mahfaza, enjeksiyon kalıplama ile oluşturulur.Isıcak, enjeksiyon sırasında kutunun kalıp kalıbına gömülür ve ısı emici ve mahfaza bir seferde oluşturulabilir. Isı yayma plakası, kabuğun genişlik yönü boyunca bir ısı yayma kanalı oluşturan, penetran nervürlerle birbirinden ayrılan açık deliklere sahiptir ve ısı yayma kanalı, harici soğutma boru hattıyla doğrudan iletişim kurabilir. Akü kasasının yan duvarında koruyucu bir kapak ve bir fan bulunur Fan, ısı yayma plakası içindeki ısı yayma kanalına hava üfleyebilir.Pil kasasının üst kapağı ve alt kasası köpük yapıştırıcı ile kapatılmıştır.
2. Ningde CTP, Tesla Model 3 ile ortak olursa, yaklaşık 200 km'lik dayanıklılık artışı beklenebilir
Ningde CTP pil paketinin Model 3'e (ve Model Y'ye) indirilmesi durumunda elde edebileceği gerçek etkiyi anlamak için aşağıdaki temel varsayımları yapıyoruz:
Karşılaştırma platformu olarak Model 3'ün uzun ömürlü çift motorlu versiyonu alındığında, batarya paketi hacmi, mevcut koşullar ve kare CTP batarya koşulları altında değişmeden kalır; batarya paketi, modüller dışında uygun şekilde ağırlık olarak azaltılmıştır.
Pil paketi hacminin ve gruplamanın verimliliği, silindirik pil hücrelerine kıyasla kare pil hücrelerinin artan alan kullanımı ve modüllerin ortadan kaldırılmasının neden olduğu artan alan kullanımı nedeniyle büyük ölçüde geliştirilmiştir.
Batarya paket kalitesinin ve gruplamanın verimi bir ölçüde iyileştirilmiştir, bunun nedeni modüllerin iptal edilmesinin batarya yerleşimi için etkili alan getirmesidir.
Pil takımının nihai ağırlık artışı, 100 kilometrede güç tüketimi üzerinde belirli bir olumsuz etkiye sahiptir.
Ayrıca farklı gelecek senaryolarını da dikkate alıyoruz:
1. CTP teknolojisi, yüksek enerji yoğunluklu pil hücreleriyle sınırlı uyumluluğa sahiptir. Bu nedenle, pil hücresinin kütle / hacim enerji yoğunluğu muhafazakardır ve pil sistemi 160 Wh / kg kütle enerji yoğunluğuna sahiptir (Tesla ayrıca yüksek nikel NCA'ya yapışan tek şey değil, Grafik 6'ya karşılık gelen tek kristal 523/622 pozitif uzun ömürlü piller için patentli bir düzene sahiptir. Teknik rota).
2. CTP teknolojisi, yüksek enerji yoğunluklu pil hücreleriyle iyi bir uyumluluğa sahiptir Pil hücresinin kütle / hacim enerji yoğunluğu, yukarıda bahsedilen Panasonic silindirik pil ile temelde aynıdır ve pil sisteminin kütle enerji yoğunluğu 180 Wh / kg'dır.
3. 2 temel alınarak, aracın üç elektrikli sistemi, aktarma organı, rüzgar direnci, yuvarlanma direnci ve fren enerjisi geri kazanımı, pil paketi ağırlık kazanımının olumsuz etkisini dengelemek için daha da optimize edilmiştir.
Temel sonuç:
Pil paketinin hacmi değişmeden kalır. Muhafazakar pil hücre enerji yoğunluğu (218Wh / kg) senaryosuna göre Tesla Model 3, çalışma koşullarında% 12,3'lük bir artış elde etmek için Ningde dönemi CTP teknolojisini kullanır; yüksek pil hücresi enerjisinde Yoğunluk (245 Wh / kg) senaryosunda, çalışma koşullarında yaklaşık% 26,4 artış elde edilebilir; yüksek pil hücre enerji yoğunluğu ve düşük güç tüketimi senaryosunda, çalışma koşullarında% 32,1 artış vardır.
CTP teknolojili akü paketlerinin hacim kullanımındaki artış, parça sayısının azalması ve üretim verimliliğindeki iyileşme göz önüne alındığında, araç maliyetlerinin azalması ve araç iç hacminin iyileştirilmesi üzerinde olumlu etkisi vardır ve araç tasarım özgürlüğü artabilir.
Tesla'nın araç sistemi mimarisi, enerji kullanımı ve enerji şarj sistemleri açısından çok yüksek bir teknolojiye sahip olduğunu tahmin ediyoruz, ancak güç bataryası düşük hacimsel enerji yoğunluğu ile sınırlıdır ve yine de iyileştirme için önemli bir alana sahiptir; Musk, Tesla Model Y'nin Çin'de seri üretim planlarını duyurdu ve gelecekteki satışlar bekleniyor; Tesla'nın Çin pazarının önemi artmaya devam ediyor ve takip eden ürünler muhtemelen "Çin temelli" güç pilleri kullanacak ve pil teknolojisi rotası değiştirildi Tesla için eşik nispeten düşüktür; Ningde döneminde CTP pilleri, araç pil ömrünü% 25'ten fazla artırma potansiyelini göstermiştir. 2020/2021'de güç pillerinin toplam kapasitesi 70 / 90GWh'ye ulaşabilir ve CTP pillerinin oranı bekleniyor hızla büyüyor. CATL, Tesla'nın tedarik zincirine girdiğinde iki şirketin işbirliğinin genel bir olay olduğu görülüyor. Örneğin 2021 yılında Çin'deki Model 3 ve Model Y satışları 300.000 olup, bunların 100.000'ini CATL tedarik etmektedir.Pil satışlarındaki artışın 6-10GWh'e ulaşacağı tahmin edilmektedir.
Yatırım değerlendirmesi ve tavsiyeleri
Tesla'nın yerli üretim süreci beklentileri aşmaya devam ederek iç pazara orta-üst düzey yeni enerji için artan pazar alanını daha fazla getiriyor. İlgili endüstri zinciri şirketleri için büyük fırsatlar konusunda iyimseriz; Tesla'nın ürünlerine yönelik doğrudan talebin yanı sıra, gelişmiş teknolojilerin ve konseptlerin tanıtımı uzun vadeli bir fayda sağlıyor. Tesla + yerli tedarik zinciri kombinasyonunun önümüzdeki on yıl içinde küresel elektrikli araç endüstrisi zincirinin en göz kamaştırıcı olayı olacağına inanıyoruz.Güçlü batarya teknolojisine sahip olan ve batarya ömrünü büyük ölçüde artırması beklenen Ningde dönemi, Tesla yerli haline gelecektir. Tedarik zincirinin lideri. Yatırımcılara, pilin özünde lider küresel güç pil şirketi Ningde Times ve tedarikçilerine dikkat etmeleri tavsiye edilir: katot malzemeleri: Rongbai Teknolojisi, Dangsheng Teknolojisi, Changyuan Lico, Xiamen Tungsten; anot malzemeleri: Zhongke Electric, Kaijin Energy, vb. ; Elektrolit: Tianci Materials, Xinzhoubang, Jiangsu Guotai; Diyafram: Enjie Co., Ltd .; Yapısal parçalar: Kodali; Elektrikli bileşenler: Hongfa Co., Ltd. Aynı zamanda, yatırımcıların Tesla endüstri zincirindeki yüksek kaliteli hedeflere dikkat etmeleri önerilir (ilgili hedefler, Çin Menkul Kıymetler Menkul Kıymetler Araştırma ve Geliştirme Departmanının otomotiv, makine, demir dışı, elektronik ve kimya ekipleri tarafından kapsanmaktadır).
(Rapor kaynağı: Merkez İnşaat Menkul Kıymetler)
Raporu almak için lütfen www.vzkoo.com adresini ziyaret edin.
Şimdi giriş yapmak için lütfen tıklayın: "bağlantı"
