中信证券拆解特斯拉 Model 3 写 94 页研报,此前海通国际也拆解过比亚迪元

2024-09-24 19:05:35发布    浏览106次    信息编号:166447

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7月18日,继上月海通国际拆解了一款比亚迪袁,并用一份87页的研究报告展示了这款新能源汽车内部零部件的详细结构后,业内“老大哥”券商中信证券也于近日联合多家公司和机构拆解了一款特斯拉Model 3,撰写了一份长达94页的研究报告《新能源汽车行业特斯拉系列研究专题:从拆解Model 3看智能电动汽车发展趋势》,并于今日正式发布。

据悉,他们耗时两个月,与多家公司和机构合作,对特斯拉Model 3标准续航版进行了完整拆解和分析,并形成了本次研究报告。

不过,此前海通国际曾从外观、操控、安全、性价比、续航等多个角度对2018款比亚迪元EV360智联酷派进行了评测,并将这款电动车的每一个部件,包括车身结构、底盘、座椅、线束、多媒体系统、仪表盘、热管理系统、电池系统、电驱系统等都呈现出来,甚至连隔音材料、地毯等拆解件都图文并茂的介绍,包括尺寸重量、工作原理、生产信息、经销商报价等。

中信证券拆解了特斯拉标准续航版车型,对其域控制器、线束及连接器、电池、电机及电控、热管理、车身等各个方面进行了深入细致的分析。

详情如下:

1、域控制器:软件定义汽车,迭代决定智能

一个产业的进步与变革,往往由供给与需求共同驱动,当新航线带来的新市场遇上珍妮纺纱机,足以引发产业革命;当出行需求遇上热机,便诞生了各式各样的交通工具。

自从集成电路出现以来,人们对电子化、自动化、智能化的要求越来越高,根本原因是对低成本、美好生活的需求,这种需求加上IT技术供给的不断演进,催生了PC、智能手机、智能家居等诸多大产业,如今又开始带动汽车向智能化演进。

汽车智能化的大方向已经成为行业和市场的共识,但智能到底意味着什么,却没有一个明确的定义。我们认为,智能化的关键在于智能汽车的“可迭代、可进化”的软件。比如2008年 1.0刚发布时,用户体验比较一般,经过不断的数据收集、用户反馈和不断的迭代,交互和用户体验终于越来越好,逐渐接近我们理想中的“智能终端”。

不管大家心里对汽车智能的定义是怎样的,我们相信大家有一个共识,那就是这只是汽车智能的起点,距离终点还很远,中间的软件需要不断的升级迭代。

以往汽车的E/E架构(如下图所示)都是由多家厂商提供的ECU组成的电子电气架构,由于软硬件功能被分割成很多块,分布在不同厂商提供的ECU中,软件OTA难度非常大,导致很多车型从出厂到报废都没有软件功能升级迭代,怎么可能智能化呢?

显然,汽车如果要像手机一样,能够根据数据和用户反馈不断迭代软件,现有的E/E架构必然会发生重大改变。软件和硬件必须解耦,计算能力必须从分布式走向集中式。特斯拉率先从分布式架构转向基于域的集中式架构,这也是其智能化水平遥遥领先众多车厂的主要原因。接下来,我们将对特斯拉的车身域、座舱域、驾驶域进行详细解读。

1. 身体领域

车身域:按位置而非功能划分,彻底实现软件定义车身。车身也是域控制器,特斯拉的域控制器理念始终更先进。例如,作为传统汽车供应链中最核心的供应商之一,博世是最早提出域控制器概念的公司之一。

不过博世的思路还是受到传统模块化电子架构的影响,2016年其提出了基于功能分区的五域架构,将车辆的ECU整合为驾驶辅助、安全、车辆移动、娱乐信息、车身电子五个域,不同域之间通过域控制器、网关连接。在当时,这种方案能够大大减少ECU的数量。但从今天来看,每个域仍然需要相对复杂的线束连接,整车线束的复杂度还是比较高的。

反观博世,特斯拉Model 3发布于2016年,2017年投入量产,与博世的报告几乎是同一时期。不过,Model 3的域控制器架构核心直接从功能变成了位置,三个车身控制器体现了特斯拉新的造车思路。按照特斯拉的思路,每个控制器应该负责控制离它近的部件,而不是整车所有类似的部件,这样才能最大程度降低车身布线的复杂性,充分发挥如今芯片的通用性和高性能,降低汽车开发制造的成本。因此,特斯拉的三个车身域控制器分别分布在前车身、左前门和右前门,实现就近控制。

这样做的好处是可以降低布线的复杂度,但也要求三体域实现完全的软硬件解耦,大大增加了对厂商软件能力的要求。

下面分别介绍一下三个车身控制器的情况,车身域分为前车身域、左车身域、右车身域,它们在车身上的位置如下图所示:

前车身域控制器位于前舱内,理论上该位置遭遇碰撞的概率较大,因此采用铝合金防护壳;左右车身域控制器位于乘客舱内,遭遇外部碰撞的概率较小,防护壳均为塑料结构,如下图所示:

前部车身控制器:全车电子电气分配单元与核心安全ECU连接

前车身控制器位于前舱内,主要功能为控制前车身部件及主要电源分配。控制器靠近蓄电池,方便取电。主要负责三类电子电气设备的电源分配及控制:

1、安全相关:i-、ESP车身稳定系统、EPS动力转向、前向毫米波雷达;

2、热管理相关:如冷却液泵、五通阀、热交换器、制冷剂温度及压力传感器等;

3、车头其他功能:前大灯、油泵、雨刷等。

另外它还给左右车身控制器供电,这个很重要,因为左右车身控制器接下来会利用这两个接口的能量来驱动它们控制的车身部位。

我们分解一下就会发现,实现它的具体功能需要很多芯片和电子元器件,核心芯片主要完成控制、配电等任务。

先说控制部分,主要由意法半导体的MCU(图中红色框)实现。另外,由于涉及到冷却液泵、刹车油液压阀等各种电机控制,因此板上配备了安森美半导体的直流电机驱动芯片(图中橙色框M0、M1、M2)。这类芯片通常配备一定的大功率来驱动电机。

在电源分配方面,一方面需要实时监测各个组件中的电流,另一方面需要根据监测结果来控制电流的通断和电流大小。在电流监测方面,AMS的双ADC数据采集芯片和电流传感器配套芯片(黄色框内AMS的芯片)可以起到重要作用。而对电流的状态进行控制,一方面是通过开关,另一方面也可以通过HSD芯片(High Side,高端开关)比亚迪l3后座拆解图,可以控制电源正极流出的电流的通断。

这块控制器电路板一共使用了52颗安森美大功率、9颗电源整流芯片,以及ST、英飞凌共21颗HSD芯片。在前部车身控制器上我们可以看到特斯拉已经大量用半导体元件取代了传统的电气元件。

左车身域控制器:负责车身左侧电子电气调度

左车身控制器位于驾驶员小腿左侧前方,与车身成一线垂直放置,采用塑料外壳封装,可以在一定程度上节省成本。左车身控制器负责管理驾驶舱左侧及后部车身部分,充分体现了尽可能节省线束长度以控制成本的指导思想。

左侧车身控制器主要负责几类电子电器设备的配电及控制:1.左侧相关:包括仪表板、方向盘位置调节、脚灯等;2.座椅及车门:左前座、左后座、前车门、后车门、座椅、尾灯等。

左车身域控制的核心芯片也主要分为控制和配电两部分,核心控制功能采用两颗ST 32位MCU和一颗TI 32位单片机实现。左车身有很多灯和电机,对于灯的应用,特斯拉选择了一批HSD芯片进行控制,主要是英飞凌的BTS系列芯片。对于电机的应用,特斯拉选择了TI的电机控制芯片和安森美的大功率芯片。

右车身域控制器:负责车身右侧电子电气调度

右侧车身控制器与左侧车身基本对称,接口布局大致相同,但也存在一些差异。右侧车身域负责超声波雷达和空调,同时右侧车身拥有更多的后部控制功能,包括后高位刹车灯和后油泵等。

在具体电路实现方面,功能类似,电路配置与左车身类似。不同之处在于右车身信号较多,因此主控单片机由左车身的ST更换为瑞萨的高端单片机RH850系列。另外由于右车身需要更多的空调控制功能,因此增加了三颗英飞凌半桥驱动芯片。

特斯拉对车身领域的想法:完全软件定义的汽车,用芯片取代保险丝和继电器

车身域是特斯拉相较于传统汽车改变最大的地方。传统汽车采用大量ECU,而特斯拉通过三个域实现对整车的控制。虽然两者都在向域控制器迈进,但特斯拉并没有采用博世的功能域方式,而是完全按区域划分,将硬件尽可能标准化,充分体现通过软件定义汽车的思想。此外,特斯拉还尽可能将一些电气化部件芯片化。例如车身域大量采用HSD芯片来替代继电器、保险丝等,提高了可靠性,而且可以进行编程,可以更好地实现软件定义汽车。

特斯拉控制器未来方向:迈向更高集成度、优化布局、持续降低成本

从特斯拉车身控制器上能体现出的另一个发展趋势就是器件的不断集成和成本降低。早期版本的Model S、Model X并没有这种集中式的车身控制器架构,但较新的Model 3、Model Y已经呈现出了集成度不断提升的趋势。在左下图中我们可以看到,作为第三代车身域控制器产品,Model Y的车身控制器与第一代Model 3有所不同,直观的看,它的元器件密度有所提升。例如图中(黑色小方块)Model Y的间距明显小于Model 3,因此在同样的面积下,控制器可以容纳更多的元器件,集成更多的功能。此外,与现有的Model 3不同的是,Model Y的控制器还采用了背部布局,并增加了一定数量的元器件,进一步提升了控制器的集成度。集成度提升的结果就是车身电子电气架构进一步简化,汽车电子成本进一步降低。

此外,2020 款 Model Y 的 PCB 板也得到了进一步节省。由于第一代 PCB 板形状不规则,不可避免地浪费了部分 PCB 材料,推高了成本。第三代控制器的 PCB 形状可以紧密贴合,左右两个车身控制器可以组合成一个矩形,因此 PCB 材料的利用率得到有效提升,也在一定程度上可以降低成本。

车身控制器未来会如何发展?会走向统一控制器吗?至少目前来看,特斯拉用产品给出了否定的答案。我们可以看到,2021年交付的Model S格纹第四代车身控制器,依然采用左右两个独立的车身控制器。

而且在第四代车身控制器的设计中,前部车身控制器也分成了两块,一块负责能量管理和配电,另一块负责车身管理、热管理,以及少量的配电。整体来看,第四代控制器的元器件密度还是很高的,体现了综合成本下降的趋势。另外,第四代控制器的元器件连接采用Press-Fit技术替代了传统的焊接,进一步提高了良率,也有利于实现更高的元器件密度。

整体来看,虽然统一的中央电脑集成度较高,但不可避免地增加了控制器与受控设备之间的距离,从而增加了线束的长度,增加了成本。另外,元器件集成密度也是有限的,我们不可能在有限的空间里无限制地集成。所以集中化也是有上限的,也有最优解的,目前看来特斯拉正在逐步完善设计和技术,向这个最优解靠拢。

硬件的不断集成也为软件的集成开发创造了条件。传统汽车产业链中不同功能高度独立,每个功能的ECU来自不同的厂商,很难协同工作。但特斯拉集成了大量ECU之后,只需要在车身上保留负责每个功能的执行器,而主要的控制功能则统一在域控制器中,使用少量的MCU和更多的软件来完成功能控制。例如特斯拉model 3的左右车身域控制器各有3个MCU,大大减少了数量。不同的控制功能以软件的形式进行交互,可以有更大的协同创新空间。比如特斯拉可以协调整车的空调出风口来调节车内风场,或者对副驾驶座位上的乘客进行体重检测,判断是否是儿童,从而灵活调整安全气囊策略,而不再像传统车企那样只让儿童坐在后排。而且,特斯拉可以从软件控制中收集数据,不断改进控制功能和用户体验。

特斯拉不断推行的软硬件一体化方案在带来优势的同时,也对软件开发能力提出了更高的要求。只有对整体软硬件方案有全面视野、熟悉各部件特性的整车厂,才能开发出如此庞大复杂的软件系统。传统车企一直以来都扮演着集成商的角色,ECU软件开发更多依赖于供应商。其人才团队的构成、供应链的利益,使得他们很难在短时间内模仿特斯拉的做法。因此,特斯拉的车身控制软件也成为其独特的竞争优势。

2、驾驶领域:FSD芯片与算法构成主要壁垒,NPU芯片效率更高

特斯拉的另一大重要功能是其智能驾驶,这一功能由其自动驾驶域控制器(AP)完成,这部分的核心是特斯拉自主研发的FSD芯片,其余配置与目前其他自动驾驶控制器方案基本一致。

Model 3 所采用的 HW3.0 版 AP 搭载了两颗 FSD 芯片,每颗 FSD 都搭载了四颗三星 2GB 内存芯片,单个 FSD 总共 8GB,每个 FSD 都搭载了东芝 32GB 闪存以及 64MB NOR 闪存用于启动。网络方面,AP 控制器内含以太网交换机和物理层收发器,此外还有 TI 的高速 CAN 收发器。对于自动驾驶来说,定位也非常重要,因此配备了 Ublox GPS 定位模块。

外围接口方面,Model 3车辆所有摄像头均直接与AP控制器相连,这些摄像头也搭配了TI的视频串行器和解串器。此外,还有电源接口、以太网接口和CAN接口,以使AP控制器能够正常工作。作为车载控制器,特斯拉的自动驾驶域控制器还考虑到了紧急情况,因此配备了紧急呼叫音频接口,为此采用了TI的音频放大器和故障CAN收发器。

还有一点值得注意,为了保证行车安全,AP控制器必须时刻稳定运行,因此特斯拉在AP控制器上增加了相当数量的被动元件,正面有8颗安森美的智能功率模块,还有大量的电感、电容,背面更是明显,被动元件遍布整个电路板,没有太多的控制芯片,密度远高于其他控制器,也明显高于生活中各种常见的智能终端。从这个角度来看,随着智能汽车的发展,我国被动元件企业也有望受益。

为了实现自动驾驶,特斯拉提出了以FSD芯片为核心的整套视觉解决方案,其周边传感器主要包括12个超声波传感器(法雷奥)、8个摄像头(挡风玻璃上方3个前视摄像头、B柱2个前视摄像头、前翼子板2个后视摄像头、车尾1个后视摄像头、1个DMS摄像头)、1个毫米波雷达(大陆)。

其核心的前置三摄包括中间的主摄像头以及两侧的长焦镜头和广角镜头,形成不同视野的组合,三颗摄像头均采用同一款安森美半导体图像传感器。

毫米波雷达位于车标前方附近,包含电路板和天线板,毫米波雷达采用控制芯片和TI稳压电源管理芯片。

整个 AP 控制器的真正核心其实是 FSD 芯片,这也是 Tesla 实现更高 AI 性能和更低成本的关键点。与目前主流的 方案不同,Tesla FSD 芯片内部最大的面积并不是 CPU 和 GPU,而是 NPU。虽然这种设计完全针对神经网络算法进行优化,通用性和灵活性相对 的 GPU 方案逊色,但在目前 AI 算法没有发生根本性改变的情况下,NPU 的适用性不会受到威胁。

NPU单元可以有效加速常见视觉算法中的卷积运算和矩阵乘法运算,因此Tesla FSD芯片能够利用三星14nm工艺,在仅约260平方毫米的面积下获得AI算力。相较之下,采用台积电12nm工艺,仅以350平方毫米的芯片面积获得AI算力。这个差距也是特斯拉从HW2.5版本的 SoC换用HW3.0自研FSD芯片的原因。因此,在算法不发生根本改变的情况下,Tesla FSD能够实现成本和性能的双重优势,这也构成了特斯拉自动驾驶解决方案的竞争力。

在AI算法方面,根据特斯拉官网人工智能与自动驾驶页面的描述,一个神经网络的完整构建涉及48个网络,这些网络每天根据数百万辆汽车产生的数据进行训练,需要7万个GPU小时的训练。在基础代码层面,特斯拉拥有可OTA的引导程序、定制的Linux内核(带实时补丁)以及大量节省内存的低级代码。

未来自动驾驶领域的创新仍将集中在芯片端,此外LiDAR、4D毫米波雷达等传感器方面的创新也能极大程度上推动智能驾驶。在可预见的未来,专用AI芯片将能够成为与英伟达竞争的重要力量,而我国AI芯片企业也有望借助智能汽车获得更好的发展。

3.座舱领域:特斯拉把座舱看作是PC而非手机

座舱域是用户体验的重要组成部分,特斯拉的座舱控制平台也在不断发展,本次拆解的特斯拉Model 3 2020款就采用了第二代座舱域控制器(MCU2)。

MCU2由两块电路板组成,一块是主板,另一块是固定在主板上的一块小型无线通信电路板(图中粉色方框所示)。这块通信电路板里面包含了LTE模块、以太网控制芯片、天线接口等,相当于传统汽车对外无线通信用的T-box。这次集成在MCU里面,以节省空间和成本。我们此次拆解的2020款model 3,采用的是Telit的LTE模块。2021款之后,特斯拉将无线模块供应商换成了移远通信。

MCU2主板采用双面PCB板,正面主要布置了各类网络相关芯片,如Intel的以太网芯片、Telit的LTE模块、TI的视频串行器等。正面的另一个重要作用是提供对外接口,如蓝牙/WiFi/LTE的天线接口、摄像头输入输出接口、音频接口、USB接口、以太网接口等。

MCU2 的背面更是看点十足,其核心是英特尔 Atom A3950 芯片,共计 4GB 内存,同样是 64GB eMMC 存储芯片,此外还有 LG 提供的 WiFi/蓝牙模块。

在座舱平台上,特斯拉基于开源免费的Linux操作系统开发了自己的车载操作系统,由于Linux操作系统生态并不丰富,因此特斯拉需要自行开发或者适配一些主流软件。

座舱领域的重要作用是信息娱乐,而MCU2在这方面还是存在不足。A3950芯片的低价伴随其性能的有限,据车东西的测试,在MCU2上启动腾讯视频或者打开地图缩放都需要20多秒,地图放大缩小经常卡顿。造成卡顿的原因有很多,一方面是A3950本身的算力有限,集成显卡HD505的性能也比较弱,处理器评测网站对Intel HD 505的评价是,截至2016年,游戏即使在最低画质设置下也很少能流畅运行。另一方面,速度较慢、寿命较短的eMMC(卡)闪存也会拖累系统性能。相比机械硬盘,eMMC在速度、抗震性上有优势,但其擦写寿命可能只有几百次,随着使用次数的增加,坏块增多,eMMC的性能也会逐渐变差。这种劣势在使用寿命较长的车上可能会被进一步放大,导致读写速度慢、使用时卡顿。特斯拉在2021年初召回第一代MCU eMMC就可以证明这一点。整体来看,特斯拉的MCU2相比同时期使用高通820A的车机来说,还是比较弱的。

不过,作为一家重视车辆智能化水平的公司,特斯拉不会坐视落后局面持续下去。2021年发布的全新车型全系搭载AMD CPU(zen+架构)和独立显卡(RDNA2架构),GPU算力提升50多倍,存储也由eMMC改为SSD,读写性能和寿命都有了大幅提升。整体来看,相比MCU2,MCU3性能提升明显,而且提升幅度大于从第一代到第二代的跨度。

最新一代特斯拉的MCU配置已经接近目前一代主流游戏机,尤其是GPU算力方面,丝毫不逊色于索尼PS5、微软Xbox X。

升级后的配置也让用户体验大幅提升。据车东西的测试,MCU3的加载时间缩短至9秒,浏览器启动时间为4秒,地图也能流畅操作。虽然加载速度相比手机还是不够快,但也得到了明显提升。此外,MCU3庞大的算力让其能够运行大型游戏。比如在2021年6月新款特斯拉model S的交付仪式上,特斯拉工作人员现场演示了用手柄和车载电脑玩《赛博朋克2077》。而且,在特斯拉官网上,在车内渲染图中,《巫师3》在车载屏幕上显示。这两个案例都说明,MCU3完全可以支持3A游戏,用户体验一定程度上可以媲美PC或游戏机。

从特斯拉车机与游戏的不断融合,我们可以看出座舱领域未来发展的第一个方向,就是继续推进大算力、强生态。目前除了特斯拉采用x86座舱芯片外,其他车企采用的ARM系统较多,但也呈现出算力快速增长的趋势,从主流的高通820A到8155,乃至下一代的8295都能明显体现出来。高通下一代座舱芯片8295的性能与笔记本电脑使用的8cx基本一致。可以看出,无论是特斯拉采用的AMD芯片,还是其他车企采用的高通芯片,目前的趋势都是从嵌入式算力水平走向PC算力水平,未来有可能进一步超越PC算力。

而且高算力让座舱控制器能够利用现有的软件生态。特斯拉选择了x86,基于Linux开发了操作系统,利用了现有的PC游戏平台,而其他厂商更多是利用现有的ARM-手机生态。当这个方向发展到一定阶段,可能会给车企的商业模式带来变化。汽车会成为流量入口,车企可以通过车载应用商店等渠道获得大量软件收入,大幅提升毛利率。

座舱域控制器的第二个发展方向是可能与自动驾驶控制器融合。首先,目前座舱控制器的算力普遍过剩,剩余的算力可以充分用于满足一些驾驶应用,比如自动泊车辅助等。其次,一些自动驾驶功能,特别是泊车相关的功能,需要更多的人机交互,而这正是座舱控制器的强项。而且座舱控制器与自动驾驶控制器的融合,还能带来一定的资源复用和成本的节省,泊车时主要算力可以用于游戏娱乐,驾驶时算力可以用于保证自动驾驶功能。而且这种资源的节省,对于汽车来说可以减少一个域控制器的成本,按照MCU3的价格,可能每辆车可以省下几百块钱。目前,两者融合的迹象已经有不少,比如博世、电装等主流供应商,都在座舱域控制器中集成了ADAS功能,预计未来这一趋势会逐渐流行起来。

4、电控领域:IGBT前景广阔,SiC初露锋芒

IGBT:汽车动力系统中的“CPU”,广泛受益于电动化浪潮

IGBT相当于电力电子领域的“CPU”,是功率器件难度最大的赛道之一。功率半导体又称电力电子器件,是电力电子装置实现电能变换和电路控制的核心器件。根据集成度可分为功率IC、功率模块和功率分立器件三类。功率器件包括二极管、晶闸管、IGBT等。

应用场景的增量拓展,让汽车领域成为规模最大、增速最快的IGBT应用领域。根据数据,新能源汽车(含充电桩)是IGBT最主要的应用领域,占比达31%。IGBT在汽车中主要应用在三个领域,分别是用于电机驱动的主逆变器、与充电相关的车载充电器(OBC)和直流电压转换器(DC/DC)、以及辅助应用的模块。

1)主逆变器:主逆变器是电动汽车中IGBT最大的应用场景,其作用是将电池输出的大功率直流电流转换为交流电流,驱动电机运转。除了IGBT,SiC也能满足主逆变器中的转换需求。

2)车载充电机(OBC)及直流/直流变换器(DC/DC):车载充电机配合外部充电桩完成对车辆电池的充电,因此OBC内的功率器件需要完成交直流变换、高低压变换。DC/DC变换器将电池输出的高压电(400-500V)转换为多媒体、空调、车灯等可使用的低压电(12-48V)。常用的功率半导体有IGBT和。

3)辅助模块:汽车上配备有大量的辅助模块(如汽车空调、天窗驱动、车窗升降、油泵等),这些模块也需要功率半导体完成小功率DC/AC逆变。这些模块的工作电压不高,单价也相对较低,主要使用的功率半导体有IGBT和IPM。

以逆变器为例,Model S 拥有两种动力总成,分别为大型驱动单元(LDU)和小型驱动单元(SDU)。前者安装于“单电机后轮驱动版”的后轮驱动和“双电机高性能四轮驱动版”的后轮驱动,后者安装于“双电机四轮驱动版”的前后驱动和“双电机高性能四轮驱动版”的前驱动。

LDU体积大,输出功率大,内部逆变器包含84个IGBT,LDU逆变器为棱柱结构,每个半桥位于棱柱的四个面上,每个半桥的PCB驱动板(三角形)位于棱柱的顶部,蓄电池的高压直流电从顶部输入,逆变后的高压交流电从底部输出。

Model S(单电机版)共有 96 个 IGBT,其中 84 个位于逆变器中,为其三相感应电机供电。这 84 个 IGBT 来自英飞凌。如果每个 IGBT 的成本为 5 美元,则 Model S 逆变器中使用的 IGBT 价格约为 420 美元。

SDU体积更小,内部结构更加紧凑,内部逆变器内含36个IGBT。根据01新文的拆解,SDU内的IGBT为单管IGBT,型号为英飞凌,总数为36个。IGBT单管的布局也有了明显变化,IGBT单管背靠背固定在散热器内,形成类似三明治的结构,充分利用了内部空间。同时,SDU内部的IGBT的管脚不需要弯折,降低了发生故障的概率。相比于LDU,SDU的出现体现了特斯拉对IGBT更高的重视和要求,其机械、电气、成本、空间等指标都有了明显提升。

SiC:Model 3 率先应用,较 IGBT 有自身优势

与IGBT类似,SiC也具有高电压额定值、高电流额定值以及低导通和开关损耗的特点,非常适合大功率应用。SiC可以在10000以上的频率下工作,耐压可达20kV,这些都优于传统的硅器件。SiC在20世纪70年代开始发展,2010年开始商业化,但尚未得到广泛推广。

Model 3是首款采用全SiC功率模块电机控制器的纯电动汽车,开创了SiC应用的先河。基于IGBT的诸多优势,在Model 3问世之前,市面上所有的新能源汽车均采用IGBT方案。Model 3采用SiC模块替代IGBT模块。这一里程碑式的创新,大大加速了SiC等宽禁带半导体在汽车领域的推广应用。根据拆解报告显示,Model 3的主逆变器上共有24个SiC模块,每个模块包含2个SiC裸片,共计48个SiC。

Model 3 使用的 SiC 型号为意法半导体的 ST GK026。在同等功率等级下,这款 SiC 模块采用激光焊接连接 SiC、输入母线和输出三相铜排。封装尺寸也比硅模块明显小很多,开关损耗降低 75%。使用 SiC 模块替代 IGBT 模块,可以提高系统效率约 5%,芯片数量和总面积也减少。如果仍使用 Model X 的 IGBT,则需要 54-60 个 IGBT。

24个模块并联,每半桥4个,采用水冷散热。24个模块紧密排列,每相8个,单开关4个并联。水冷散热器靠近模块底部,用于散热。可以看到模块背面有多个棒状散热器(扰流柱散热器),通过冷却水进行散热。水道被一个稍大的盖子覆盖和密封。

在Model 3形成“示范效应”后,众多车企纷纷跟进SiC解决方案。在Model 3成功量产使用后,其他厂商开始逐渐意识到SiC在性能上的优越性,积极跟进相关解决方案的落地。2019年9月,科锐与德尔福科技宣布在车用SiC器件方面展开合作。2020年12月,科锐成为大众FAST项目独家SiC合作伙伴;2020年,比亚迪“汉”EV车型下线,该车搭载比亚迪自研的SiC模块,加速性能和续航能力大幅提升;2021年,比亚迪在“唐”EV车型上加入SiC电控系统;2021年4月,蔚来推出搭载第二代高效电驱平台、搭载SiC功率模块的ET7轿车;小鹏、理想、捷豹、路虎等也正在逐步布局SiC。

与IGBT相比,SiC可驱动多项性能的全面提升,优势显著。由于由Si-IGBT与Si-FRD构成的IGBT模块在低损耗追求上已达到极致,意法半导体、英飞凌等功率器件厂商均开始研发SiC技术。与Si基材料相比,SiC器件的优势集中在:1)SiC禁带宽度较宽,工作结温在200℃以上,耐压可达20kV;2)SiC器件体积可减小为IGBT的1/3~1/5,重量减轻40%~60%;3)功耗降低60%~80%,效率提高1%~3%,电池寿命增加10%左右。在多种工况测试下,SiC与Si-IGBT相比,在功耗、效率等方面均具有显著优势。

但SiC成本过高制约了普及步伐,未来SiC与Si-IGBT或将同步发展、优势​​互补。相较于IGBT,SiC材料也有需要改进的地方。1)目前SiC良率较低,成本较高,是IGBT的4~8倍;2)SiC与SiO2界面缺陷较多,栅氧可靠性存在问题,由于成本较高,SiC器件的普及还需要一段时间。另外有些应用场景更注重稳定性。我们认为,在逐步渗透的过程中,SiC将与Si-IGBT共同成长,未来二者均具有广阔的应用场景和成长空间。

由于应用速度慢,整个SiC市场还处于发展阶段,国外厂商占据主要份额。根据Cree(现公司名)的数据,2018年全球SiC器件销售额为4.2亿美元,预计2024年销售额将达到50亿美元。SiC产业链可分为衬底、外延、模组&器件、应用四大环节。意法半导体、英飞凌、Cree、罗姆、安森美等国外龙头主要以IDM模式运作,覆盖了产业链各个环节,五大龙头占据的市场份额分别为40%、22%、14%、10%、7%。国内厂商三安光电、中车时代电气、扬杰科技、华润微等以IDM模式运作,天岳先进、立讯科技、华天科技等厂商则专注于某一细分领域。

5、动力域:主从架构BMS为主干,精细化电池管理为核心

Model 3作为一款电动汽车,动力和电池的管理非常重要,而负责管理电池组的BMS又是一个难度较高的产品。BMS最大的难点之一就是锂电池安全高效工作的条件非常苛刻。如今的锂电池非常脆弱,无论是正负极还是电解液。正负极都是多孔材料,在充放电时,锂离子在正负极的孔隙中移动,导致正负极材料膨胀或者收缩。当锂电池的电压过高或者过低时,意味着锂离子在正负极其中一侧过度集中,导致这一侧的电极过度膨胀而断裂,也容易产生刺穿电池结构的锂枝晶。而另一侧的电极则会因为缺少锂离子支撑而塌陷,这样正负极都会受到永久性损坏。无论是电解液还是三元正极材料,都对温度比较敏感。如果温度过高,它们很容易发生分解反应,甚至燃烧爆炸。因此,使用锂电池的前提是要保证它们能在合适的温度和电压窗口内工作。如果以电压为横轴,温度为纵轴画一张图,这就意味着锂电池必须在图上更小的区域内工作。

BMS的第二大难点就是不同的锂电池之间必须存在不一致性,这种不一致性导致同一个电池组内不同的电池在同一时刻工作在不同的温度、电压、电流下,如果继续用一张图来描述的话,就是不同的电池在图上处于不同的位置,而要保证电池组安全高效的运行,就意味着很多电池所在的点必须同时处在一个狭窄的安全窗口内,这就意味着电池越多就越难管理。

为了解决锂电池运行的这个难题,需要可靠的BMS系统来监控和管理电池组,以便平衡不同电池的充电和放电速度和温度。

在众多厂商的BMS中,特斯拉的BMS系统是最复杂、技术难度最高的系统之一,这主要得益于特斯拉独特的将大量小圆柱电池分组的设计。

特斯拉为何选择难以掌控的小圆柱电池?早在特斯拉成立初期,日本厂商就已经积累了丰富的18650小圆柱电池经验,年出货量达数十亿台。因此,这种电池一致性好,利于电池管理。因此,特斯拉为Model S选择了小圆柱电池。由于技术积累等原因,特斯拉在Model 3上使用了比18650略大一些的2170电池,目前仍在使用圆柱电池。

由于特斯拉一直以来都是采用大量小型圆柱电池构建电池组,因此其BMS系统相对复杂。在Model S时代,特斯拉全车使用了7104块电池,BMS控制需要一定的软件水平。据汽车电子工程师叶磊介绍,在Model S中,每74块电池并联检测一次电压,每444块电池设置2个温度检测点。从汽车电子工程师朱昱龙公布的Model S诊断界面图中也可以看出,整个电池组一共有16*6=96个电压采样点,32个温度采样点。可见采样数据非常多,需要管理的电池数量也增加了难度。最终BMS会根据这些数据来设定合理的控制策略。高度复杂的电池组也让特斯拉在BMS领域积累了相当的实力,相比之下,其他厂商的BMS复杂度远不及特斯拉。例如大众MEB平台的首款电动车ID.3采用了多达12个电池组模块,其电池管理算法相对简单。

未来特斯拉的BMS还会保持这样的复杂度吗?从目前的趋势来看,随着使用的电池越来越大,BMS需要管理的电池数量也越来越小,BMS的难度也在降低。比如从model S到model 3,由于使用了2170块电池,电芯数量大幅下降,长续航版电芯数量降到4416块,中续航版电芯数量降到3648块,标准续航版电芯数量降到2976块。此次拆解的标准续航版配备了96个电压采样点,数量与model S相同,每并联31块电池测得一个电压值的平均值。车辆共有4个电池组,每个电池组由24块串联31块并联电池组组成,对电流均衡等方面提出了更高的要求。未来随着4680大圆柱电池的应用,单车电池单体数量将进一步减少,有利于BMS更加精准的控制,或将进一步提升特斯拉的BMS性能。

尽管面临技术难度最高的BMS,特斯拉依然在该领域做到了优秀水平,并且有超越其他公司的独特之处。比如在电池管理上,特斯拉的思路就更大胆,热管理就是典型的体现。特斯拉会在充电过程中启动热管理系统,将电池加热到理论最佳温度55度,并在此温度下继续充电。相比之下,其他厂商往往更在意电池会不会过热,不会采用这样的策略,这也更加彰显了特斯拉在BMS方面的实力。

特斯拉在充电或用电方面的用户体验设计,是其BMS系统另一项独到之处。比如特斯拉会利用车身电池让其他重要控制器“永不断电”,提升启动速度,提升用户体验。充电时,特斯拉的策略也更加灵活,充电初期会大幅度增加电流,快速提升电池电量,之后再逐渐将充电电流降低到可以长时间维持的水平。比如Model Y可以在40秒内达到600A的超大电流充电(如图中黄绿线所示)。相较之下,一般车企甚至消费电子厂商通常采用可以长时间维持的恒流充电。考虑到车主有时需要在几分钟内快速补充电池电量,特斯拉的策略无疑更具优势,这也体现出特斯拉比传统车企更加灵活和创新。

那么如此优秀的BMS功能是如何实现的呢?前文中提到的各种BMS管理策略都是依靠软件来实现的,而软件的基础在于特斯拉的BMS硬件设计。特斯拉model 3的硬件设计包括核心的主控板、采样板、能量转换系统(PCS,由OBC和DCDC组成)以及位于充电口的充电控制单元。BMS部分所有电路均采用透明三防漆进行覆盖以保护电路,使得电路元器件外观光滑、反光。

主控板负责管理所有BMS相关芯片,共有7组对外接口,包括充电控制器(CP)、电源转换系统(PCS)、采样板(BMB)的控制信号,以及专门的电流、电压采集信号。电路板上包含高压隔离电源、采样电路等电路模块。元器件方面有TI单片机、运放、基准电压源、隔离器、数据采样芯片等。

在BMS的控制下,通过BMB电路板来监控电池组。对于特斯拉model 3来说,一共有4个电池组,每个电池组都配备了一块BMB电路板,而4块电路板的电路布局都不一样,可以通过电路板上的编号轻松区分,并用菊花链依次连接起来。菊花链分别在1号板和4号板上连接主控板的P5、P6接口。我们这次拆解的model 3单电机标准续航版电池组更短一些,沿着每个电池组布置了一块FPC(柔性电路板),沿其设置了采样电池的采样点。每个采样点都用蓝色聚氨酯包裹起来保护,最后在FPC上面再用淡黄色胶带覆盖保护。需要注意的是,标准续航版虽然每个电池组仍然有两块淡黄色胶带,但只有其中一块下面有FPC,另一块只是保护下面的电池触点。对于长续航版本,由于电池数量较多,需要将每个电池组分成两个FPC进行采样。

具体在BMB电路方面,标准续航版和长续航版也有所区别,我们以元器件较多的4号采样板为例。首先是采样点数量的区别,标准续航版一共有24个采样点,所以BMB对应的FPC上就有24个触点。长续航版的电池组设置在最上面,4个电池组中,中间两组较长,两边各有25个采样点,一共50个。两边的电池组稍短,一共47个采样点,一边24个,另一边23个。所以长续航版的BMB需要两边都有触点。

其次,电路布局和元器件数量也有较大区别。通过触点传输的信号需要经过AFE(模拟前端)芯片处理,而AFE芯片是整个BMB电路的核心。标准续航版的每块BMB都有两颗定制版AFE芯片,与(ADI)芯片有些相似但又不完全相同。同时配置了3颗XFMRS BMS LAN芯片,用于与其他电路板进行信号传输。由于长续航版BMB两边都有触点,信号数量较多,因此每块AFE都配置了两颗简化版AFE芯片(图中橙色矩形),用于辅助信号处理。同时,BMS LAN芯片数量也增加了1颗。

BMS系统另一个重要部分是充电控制,特斯拉为此专门开发了一个充电控制器,位于左后挡泥板上充电口附近。控制器有三个对外接口,分别负责控制充电口盖、充电枪连接状态及锁止、充电信号灯、快慢充控制、过热检测等。电路包括MCU和ST的HSD芯片。

BMS的另一个重要功能是电源转换,包括将高压DC转换为低压DC,以提供车载设备,或将高压AC转换为高压DC以进行充电等。该部分通过能量转换系统(PCS)(PCS,也称为高速分配盒),该转换为 and and and 。 C电压。该电路的这一部分主要包含各种大型电容器和电感器,并且还包括整个车辆中非常罕见的保险丝。

从组成部分的角度来看,BMS系统的核心是AFE芯片和各种动力设备/被动组件国内AFE芯片的渠道和产品稳定性的发展逐渐改善,并且预计它将在电力设备方面获得开发空间,我国家的行业已经具有一定的市场地位,并且仍可以在汽车领域进行进一步的突破。

从汽车和系统的角度来看,根据汽车电子设备工程师Zhu ,BMS的核心价值实际上是在电池测试,评估,建模和随后的算法中,整个EE软件和硬件架构基本上是READ级的在汽车行业中,我国家的电动汽车制造商有望将来在BMS领域获得更深的积累。

2。接线线束和连接器:高压接线线束和连接器是最大的增加,集中的E/E架构减少了线束的使用

1。线束:建筑创新缩短线束的长度,轻巧是降低成本和提高汽车制造商效率的关键

越来越复杂的结构和多种功能导致线束的长度和复杂性是汽车电路的主要网络。 (电子控制单元)在1990年代,汽车中的ECU数量约为十二个,现在,单个汽车的ECU数量增加到数百个。

降低线束的复杂性取决于电子和电气结构的创新。相对独立的ECU,每个ECU逐一对应于一个函数。

Tesla的早期模型S和X模型改革了体系结构,根据功能将域控制器分配,并且在分布式和集中式之间进行了整体体系结构。

模型3重新划定了“域”,并基于模型s和模型X跨域进行集成。每个ECU不再按功能划分,而是根据物理位置直接划分为四个部分:CCM(中心处理模块),BCM LH(左体控制模块,LBCM),FBCM(前身体控制模块),以及右BCM RHOM(右BCM)。驾驶舱和驾驶模块,信息娱乐模块以及车内和车内通信连接; BCM负责左侧车身转向,制动,稳定性控制等。实施通过软件迁移到几个主要模块,从而进一步改善了集成。因此,模型3的线束长度进一步缩短为1.5公里。

缩短线束的长度是提高产品范围和制造效率的常见要求。根据Zoss的汽车研究数据,需要手动生产95%的线束,而较低的自动化生产模式则限制了汽车制造商对生产能力的进一步扩展,以解决该问题。

除了缩短线束的结构调整外,拆卸还表明,在高压线束上,模型3使用铝线代替传统的铜线来进一步实现轻量级的铝线。铝的电导率,增加铝线直径(增加约1.6倍)可以进一步降低车身的重量(约21%)并降低制造成本。

但是,使用铝线而不是铜线也将面临许多问题,这使得汽车制造商不容易尝试高压铝电线。粉末和铜也将在界面上引起铝线和铜端之间的间隙,从而增加阻抗,铝很容易氧化,并且绝缘氧化铝可能会影响铝电线在自动化场中,但在较低的情况下均可使用。使用其自己的技术捐赠来实现成本管理和技术改进。

从行业的角度来看,线束行业中的每辆车的价值相对稳定,并且单位价格受车辆型号的差异,项目定价的差异和结构的差异,并且在推出新模型的早期。降低价格,从而降低了公司产品的销售价格。相同模型的布线线束的单位价格相对稳定,单位价格的差异主要取决于不同的模型。 2019年,公司不同车型的完整接线线束的单价通常在1,000至3,000元之间。

诸如Model 3之类的新能量车辆的开发正在上升,目前的数量和价格增加了线束行业的增长空间。结束自2018年以来连续三年的下降。与此同时,高压接线的增量需求和轻量级趋势可以提高每辆车的价值,并且根据中国经济行业研究所的数据进一步开放。对于新的能量车,平均增加到约5,000元。如果以每辆车为3,000元的价值计算,则2021年的布线线束市场的大小可以达到782亿元人民币。

从盈利能力的角度来看,成本的影响导致毛线线束行业的毛利率不佳。

从结构的角度来看,线束行业与汽车制造商的合作稳定,并且高度依赖汽车的开发。全球汽车线束市场主要由线束制造商(例如, ,日本的藤库拉),韩国的Yuro和和列昂尼,Aptiv, ,,,,, Yaz ,Yaz , ,the ,the inty , Leoni和Lear分别占29.81%,24.38%,16.71%,6.05%和4.70%,CR5分别为81.65%。

就国内市场而言,大多数大型独立品牌制造商都具有稳定的支持当地布线工厂的生产,而外国资助的和合资的车辆制造商对线束有更高的要求,他们选择的大多数布线制造商都是全天候或国际零件的工具制造商。近年来,随着国际汽车制造商越来越关注成本控制,汽车零件采购的定位得到了加强,而国内制造商正在逐渐进入国际汽车制造商的供应链。

2。连接器:电气化促进增量应用,设计创新继续优化

连接器通常位于电线的两端,也可以连接两个主动的设备。在指定的位置和间距上安排联系人,并提供隔热保护。 ORS和高压连接器。

高压连接器是汽车电气化的关键组件,根据接线世界的数据,最多可以在汽车电气化的趋势下进行700个连接器Embly发现,模型3中的高压连接器的数量也有线性增加,功能和形式也相应地改变了。

Model 3使用TE定制的高压连接器HC Stak 35用于高压快速充电连接器,该连接器用于将汽车电池连接到充电线束上。电气系统布局。

从设计的角度来看,HC Stak的端子35连接到铜板的35刀式终端(35毫米厚)。 HC Stak 35配备了95mm²的高压线束,可以通过在15分钟内增加279公里的型号的快速充电和长期的电池寿命,但是,插件连接器也没有耐受的插件和插件,并且无法插入插件。

在电池的连接器上 - 电动驱动高压电缆梁,Model 3使用TE的HC Stak 25。对于35件),不同的型号共享相同的连接器端子。

在材料方面,Model 3连接器材料是尼龙塑料材料,但我们认为金属合金壳的应用将来会变得更加流行。

从竞争性模式的角度来看,汽车是连接器的最大应用程序。

在未来,新的能源车辆的进一步发展将促进对连接的需求,以迅速增长,但单位价格可能会在2020年下降。

3.电池:技术一代的产生,将来耐用的消费品的发展

电池组的外观是同一时期的领先型号。

1。集成方法:小模块→大模块组→无模块CTC,集成继续改善,降低成本和效率

整合会改善,减少不必要的零件,降低​​成本并改善电池的寿命,在电池中,车辆的电池寿命从335英里增加到405英里,在最新的CTC技术中增加了21%;

适应性:与不同数量,战斗类型,多材料系统,多材料解决方案兼容

目前,Tesla电池组,多材料,多型,多型电池的共存,Tesla电池组使用了多种材料的模型。 LGE的电池与多个电池并存。

电池组的空间是灵活的,并且在模型3出现之前。

2。冷却管道设计:蛇形冷却→直流冷却,缩短冷管的长度,更快,更完全冷却

在特斯拉的早期型号S/X电池模块中,冷却管道采用了蛇形冷却管,即,长冷却管是通过整个电池模块。

从3型开始,特斯拉使用直接的冷却剂。

在最新的2022型号中,直线冷却均可升级为U形的线性均匀,以保持较少的单管的电池覆盖率。

在水平比较的方面,国内电动汽车方案主要是正方形的,主流方案是在电池组下放置冷板,并通过界面热热率将热板带到冷板中,以冷却Cush。热交换区为4次,支持4C快速充电,同时,它起着冷却和支撑作用。

3。去除量去除热量的设计:增加灌溉密封和火泡沫比亚迪l3后座拆解图,热源性升级升级

头发的浸润,降压器设计在早期的S/X中升级,它依赖于液体冷却和热管理系统,以防止电池组的热量控制。

市场上的各种阻燃设计方案尚未达成共识。

4.核心:从18650到2170到4680,成本降低,里程范围增加

在耐力范围内,最早的Tesla的电池是最早的电池。相应模型的16%的输出功率为2170电池。

4680匹配全杆的耳朵以增加能量密度,并且在热量耗散的情况下,降温降低的20%是沿径向的高度和能量降低的,沿径向的高度降低了46680。

4680电池可以通过应用新结构和新材料来实现“高能密度,高功率,低成本和低成本”的三角形。

第四,电动机电控制:高积分,连续优化高能量效率

1.总成功:驾驶员单元的高集成,提高系统效率的提高

3/y配备了驱动器,电动机控制器,并且具有高度集成程度的单个式变速箱驱动器系统。

2.电气:高功率的演变,低能消耗,持续优化性能和成本

S/X模型3:从感应电动机到永久性磁体同步电动机。

S/X模型3/y:双电动机在2015年转变为Tesla。

y型:当前的电动机是圆形线到平坦的电动机。

y型配备了平坦的电线,并且电动机的体积和功率密度优化了78公斤,焊接一致性和填充度更好,并且转子的体积和重量也降低。

型号→3型:从水到油和冷却。

模型3:使用“定子冷却+转子冷却”溶液。

模型Y:总体型号3油冷却溶液用于优化固定转子的细节。

3。小米黛安:与电池组集成,空间布局更紧凑

集成了“小电动”和电池组,结构是紧凑的。

“三英寸”到“ n -One -One”的演变改善了电动驱动系统的集成,例如,推出了七个超级电动驾驶系统, Seven -In -In -In -One系统和BYD E 3.0配备了八个In -In -In -In -In -In -In -In -In -In -In -In -Ine -One -One -One -One -One 。

4。快速充电:配备V3大型当前增压技术,快速充电水平继续提高

采用第三个代价的快速电荷技术,在此过程中,峰值电流大大提高,最大充电功率可以达到250kW,V2充电堆的峰值功率在此功率环境中增加了72.4%。 4680,或首先配备了格子和中国。

5. Hot : cross - , to

1. : The to , and the

Tesla's has 4 of and to in . The third - Model 3 began to carry out , motor to block , water PTC, and tank to to the of . See, its has to .

1) The first of is , and the is .

Tesla's first - is . Tesla's first - is to TESLA , motor , , HVAC (air - HVAC) loop and air . Each is , to the car . are used to heat on the . The ring, and the and HVAC the .

The valve is , and the is .

2) The - the four -way valve, and the motor .

The - the four -way valve to the the and the motor . In the , the is the motor .

the HVAC and add the three-way valve short- low- . The three -way valve is added to its short heat , and some heat is .

with the first - , the - has the of the , and the the heat has a of .

3) The of the three of , the tank .

The of the third - has the , and the the . At the same time, the power and the air link to save costs.

The motor uses oil - to heat with the motor heat .

The of the of tanks, and the of the tank is to each . . In the mode, when the is drawn to the tank, the two paths are by the two paths and the , , to cool the and the motor and motor of the motor and the motor. The is after the valve flows the .

4) The of the eight -pass valve of the four - and the of the heat of the .

The - uses an eight -pass valve to and to the of . Cases. The flows .

The is under the of the eight -pass valve, and the the cost. , Serve the full power of the as PTC, which is by PTC to a that the R134A the heat pump below zero 10 ° C, which saves the cost of the with one thing. , Save labor and line costs.

The , Tesla has . In , Tesla has such as four -pass valve, tank, heat pump and eight -pass valve, and the of the . Then go to the heat and the heat - + heat in the car.

of peers: High - is an , and car and new are

1) ID.4: heat pump, the needs to be .

with pumps and water road to the of . , with the of the PTC in the cabin.

2) : The heat pump is , and the heat of the is

The 2022 new ES8 uses the heat pump . ES6 uses the smart heat pump . The uses the same heat pump as ES6.

Using and motor waste heat to air - , the of the is . The and motor waste heat the crew cabin to the power in .

3) : of tanks and four -way the heat of the , and the of to .

The of P7 tank, the four -way valve the heat of the . The an tank to the of parts.

The R & D is and use. The is to the drive part to the heat of the drive . The flows the power to keep the power to keep the power , and the heat of the power under the heat of the drive to use the waste heat of the power drive .

4) BYD: The the PTC, and the of is .

is . The of air ( wind PTC) , heat, and the of is .

car are to catch up, and into an . From the of logic, car are to the used by Tesla to . The three - shows the of up with Tesla.

2. valve: of of heat , high

are for of . The of the heat valve be , and it is more for the of and .

The of valve is the high and high , and there are for valve parts. 1) High : The valve needs to be at such as high -speed , , and , , , and high and . and 2) High - : The of the car is more than the or air , in the of the , which has for . . in the of the valve , the valve an . In 2021, the share of , Fuji and Dunan about 90%.

3. Eight -pass valve: the core of the , the of the

The eight -pass valve can the to the of . . 2) When the of the motor is than the , the two are in to waste heat .

The Tesla valve class in a high to heat with more .

1) Model S/Y four -way valve: Tesla first the four -way valve in the - , a and joint the motor and the .

2): At the third - of Tesla, the of the four -pass valve, , and water pump is in the to and the and power , and motor . with the , more sub - are .

3) Eight -pass valve: The - eight -pass valve can be as the of two four -way . It all the air - and three -, which can more the of .

6. body: die -cast , line

From the of the Model 3 car , parts , Model 3 and other Tesla have many new on body and , , glass and .

1. Body and : and , and

Model 3 uses steel and mixed body. The is and . The rear and of the body are with the of the body. The parts of the body are based on the of the , and three steel are used. Among them, the cabin (body beams, AB , beams, and plate beams) use the most high - steel to .

meets and the life. "-to-steel" is the best . 0%-0%. The body is used in high -end , low -end and Model 3 "" such as are only used. As the alloy to , its price will , and alloy have a new trend of .

High - die - is the most for alloy . Tesla is the first to die -. A of high - and is in the steel mold. die - into a large -scale part, it is used in body .

The die -cast is , and the of the die - is to the . On of most , at the same , the of of die - is only about 10%of the car . While the labor cost has , 's are . Tesla, the new such as , ideal, and other car such as , -Benz, and other car have up, and the die .

2. : Two of and

The Model 3 is with a sense of and . The lamp is used for the LED light . The array , full of and .

The are both and . The two major - of and are to for and the of at night. The of the and , the car began to from a and to an that to the , and the value of to . of and . At , the of Model Y in has to use DLP .

Light : The car light has , , and in size. With the of car , the with and lower of lamps and LEDs have been to mid -to -high -end and began to to low -end . The of each light is by the of the of light , , and and .

: From AFS to ADB to DLP, the of is . P (, light) has also begun to be to some .

1) AFS : It can the angle to the car , and of the car to that the range can to cover the area where the needs to and blind spots.

2) ADB : It can and in front of the car the , and the of the high beam based on the to avoid and due to the of the high beam.

3)DLP 前灯:工作原理和投影机基本一致,就是通过镜片反射数字微镜芯片DMD, 投射数字编辑的信息到车前的地面,像素高达百万级。由于DLP 车灯的关键零部件数字微型反射镜元件( ,简称DMD)、德州仪器的数字光处理控制器芯片(DLPC)、功率微控制器芯片(PMIC),均由德州仪器独家垄断,成本相对较高。

3、汽车玻璃:Model 3 天幕引领行业趋势,渗透率有望持续提升

替代传统天窗,特斯拉全景天幕引领行业趋势。2016 年,特斯拉宣布旗下Model S 和Model 3 两大车型的最新款更换全景天幕玻璃。其中Model 3 采用了分段式的天幕玻璃, 在车顶中部采用了加强横梁,对视野仍有一定的影响,而Model S 和Model Y 更是取消了中间的横梁,采用了一体式的天幕玻璃。我们认为全玻璃车顶在造型设计上更加时尚和具有视觉冲击力,为车内提供更加广阔的视野,采光性能更好,乘坐体验提升显著。同时天幕玻璃省去电机、滑轨、齿轮等复杂结构后,制造成本更低。特斯拉所使用的天幕玻璃采用高强度的夹层玻璃保证安全,并通过镀膜技术阻挡近98%的紫外线和81%的热量进入车内。特斯拉的天幕设计受到了消费者的广泛好评,料将成为未来趋势。

天幕工艺、性能要求提高,推动产业链价值重构。特斯拉的天幕设计逐渐开始被其他品牌跟进,蔚来、小鹏、理想和比亚迪等国内主机厂均在旗舰车型上开始搭载天幕。从汽车天窗的发展历程来看,从最早的无天窗设计,到小天窗和全景天窗,再到天幕,汽车玻璃的单车使用面积不断提升。天幕玻璃较多采用钢化玻璃,由于其面积比普通玻璃更大, 工艺难度更高,单平米价格水平普遍更高。此外,天幕玻璃对隔热、隔音等方面都有更高要求,如采用夹层设计、具备防红外线功能、具备智能调光功能等,其单价也显著高于普通的钢化或夹层玻璃。对于传统汽车玻璃天窗而言,玻璃供应商是Tier2,天窗机械及密封部件贡献主要价值量,天窗系统整体单车价值量约为2000-4000 元。而天幕玻璃单车价值量约为1500 元,玻璃供应商升级为Tier-1,不仅满足了消费者需求,同时降低了主机厂的成本。因此,主机厂更有动力提升全玻璃车顶的配置率。因此,天幕玻璃将为汽车玻璃行业打开新的增长空间。

底盘:线控底盘是实现高级别自动驾驶的必由之路

Model 3 底盘逐步实现线控化。经过对Model 3 底盘结构的拆解,我们看到:悬架方面,特斯拉全车型均采用前轮双叉臂式独立悬架搭配后轮多连杆式独立悬架的配置,未配置空气悬架;制动系统方面,特斯拉车系使用最前沿技术,即线控制动系统;转向系统方面,Model 3 仍沿用传统的电动助力转向。

线控底盘是实现自动驾驶SAE L3 的“执行”基石。自动驾驶系统共分为感知、决策、 控制和执行四个部分,其中底盘系统属于自动驾驶中的“执行”机构,是最终实现自动驾驶的核心功能模块。L3 及L3 以上更高级别自动驾驶的实现离不开底盘执行机构的快速响应和精确执行,以达到和上层的感知、决策和控制的高度协同。而底盘系统的升级也意味着其中驱动系统、制动系统和转向系统等功能模块的升级。所以,线控底盘作为更高级别自动驾驶的执行基石,是发展自动驾驶的具体抓手。

制动系统:线控制动是L3 及以上高级别自动驾驶的必然选择。发展至今,汽车制动领域先后历经四个阶段:机械制动、发动机动力制动、脱离发动机的电力制动和数控制动, 以及现阶段具备完备冗余机制的线控制动。相较于使用电子真空泵,第四代的线控制动能进行能量回收,在能耗降低的同时,效率提升。随着汽车行业智能化、自动化发展,线控制动是必然选择。

转向系统:线控转向是汽车转向系统未来趋势。汽车转向系统经历“机械-电子辅助线控”三段式发展,第三代线控转向系统(Steer-By-Wire,SBW)在电子助力转向系统( Power , EPS)的基础之上发展而来,将驾驶员的操纵输入转化为电信号,无需通过机械连接装置,转向时方向盘上的阻力矩也由电机模拟产生,可以自由地设计转向系统的角传递特性和力传递特性,完全实现由电线或者电信号实现指令传递从而操纵汽车。线控转向模式下,方向盘与转向机完全解耦,转向精准度提升,同时节约驾驶舱空间,是L4 及以上自动驾驶的必选项。

悬架:空气悬架是核心趋势,配置价格区间明显下探。传统汽车的悬架一般由螺旋弹簧和减振器组成,被动地进行受力缓冲和反弹力消减。空气悬架是一种主动悬架,它可以控制车身底盘高度、车身倾斜度和减振阻尼系数等。与传统钢制汽车悬架系统相比较,空气悬架在提高车身稳定性及乘坐舒适性方面有显著优势,是汽车悬架的核心趋势。空气悬架系统此前多配置于BBA 等高端豪华品牌,标配价格在70 万元以上。随着国内自主主机厂不断推出高端品牌,同时希望给消费者带来“性价比”,空悬成为其增配的主要产品, 国内自主品牌空悬配置价格区间明显下探。

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