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本次拆解对象为Tesla Model 3车型的逆变器,拆解工作依托名古屋大学电力电子研究项目开展。
01
逆变器整体结构特点
Tesla Model 3逆变器与此前拆解过的同类产品相比,核心特点在于结构简洁。从视频呈现角度来看,虽无复杂的外观设计,但简洁的结构恰恰体现了其工程优化思路。
逆变器原顶部设有盖子,为便于拆解与展示,已提前移除。整体可初步划分为控制板、栅极驱动板、电流传感器、耐热片、绝缘片、薄膜电容器、汇流排、功率半导体及冷却fins等核心部件,各部件布局清晰,组装逻辑明确。
而且挺有意思的是,特斯拉Model 3把PCB做成了一个美国地图的形状。
三相母线:
直流母线:
功率半导体:
02
关键部件功能与设计解析
1.薄膜电容器
生产厂商为Nichicon(尼吉康),主滤波功能额定电压430VDC、容量550μF,搭配2个0.68μFY电容,用于抑制电磁干扰、稳定直流电压。
电池正负极输入后,经电容平滑处理的电流分为正、负两路输出;底部汇流排先与功率半导体(SiCFETs)连接,再叠加铜制汇流排强化导通,最终通过端子转化为三相输出,形成完整的电能传输链路。
2.汇流排
类型与材质:包含三相输出汇流排与直流汇流排,均为高纯度铜制,其中负极侧汇流排铜含量95.26%,三相输出汇流排铜含量95.14%,低杂质比例确保电流传输低损耗。
连接与扩展设计:采用焊接方式与SiC FETs连接,保障导电稳定性;部分端子旁预留未连接区域,拆除覆盖汇流排后可直接焊接扩展,满足未来电流容量升级需求,体现模块化设计思维。
3.功率半导体与驱动系统
SiC FETs(碳化硅场效应晶体管):采用STGK026,具备高频开关特性与低导通损耗,24颗器件按教科书式布局排列,清晰划分正极接入、交流输出、负极回流区域,适配高压大电流工况。
门驱动器(Gate Drivers):6颗STGAP1AS驱动IC,表面涂层虽影响型号识别,但功能明确——单颗驱动4颗SiC FETs,因自身输出能力不足,额外增加缓冲器强化驱动信号;电路严格区分上桥臂(HIGH side,板标“HI”)与下桥臂(LOW side,板标“LO”),确保功率器件有序开关。
4.控制与检测系统
微控制器(MCU):采用TI TMS320F28377DPTPQ,作为逆变器控制核心,整合电能转换算法、故障诊断、通信管理等功能,是实现精准控制的“大脑”。
电流检测:三相输出路径上搭载Broadcom ACPL-C87BT-000E高压感应器,仅检测两相电流(通过算法推算第三相),简化硬件设计同时保证检测精度;传感器核心带切口,可与汇流排区域精准适配,搭配2个霍尔传感器强化信号采集。
温度检测:控制板配备TI LMV844温度放大器,搭配2个温度传感器(预留1个安装位),传感器嵌入汇流排凹槽并填充导热硅,确保实时捕捉关键区域温度,避免器件过热损坏。
通信与存储:通过2颗TI SN65HVD1040A CAN收发器与1颗NXP TJA1021 LIN收发器,实现逆变器与整车控制器的信息交互;Microchip 25LC256E EEPROM用于存储校准数据、故障日志,保障系统参数稳定。
5.电源与冷却系统
Infineon TLF35584QVVS2 DC/DC与TDK VGT22EPC-222S6A12 DC/DC变压器配合,将高压电池电压转换为低压信号,为控制板、传感器等低压部件供电,确保辅助系统稳定运行。
冷却结构:功率半导体附着的铝材背面设有椭圆形冷却fins,原盖子预留进水口与出水口形成水循环;采用“银烧结”技术连接半导体与冷却fins,热导率极高,可快速导出Si CFETs工作热量。
03
拆解总结与展望
Tesla Model 3逆变器以“简洁即最优”为设计核心:一方面,通过简化部件布局(如两相电流检测、模块化汇流排)降低生产与维护成本;另一方面,精选高性能元器件(如ST SiC FETs、TI MCU)与高效冷却技术,保障高压工况下的可靠性。
尤其PCB板采用美国地图造型,虽无功能性提升,却体现了研发团队的创意设计,为工业产品增添趣味性。
最后,附TeslaModel3逆变器核心电子元器件的参数与配置如下:
碳化硅场效应晶体管SiC FETs:24颗ST GK026
门驱动器Gate Drivers:6颗ST GAP1AS
微控制器单元MCU:1颗TI TMS320F28377DPTPQ
解析器放大器Resolver Amp:1颗ON Semi TCA0372BDW
温度放大器Temp Amp:1颗TI LMV844
电可擦写只读存储器EEPROM:1颗Microchip 25LC256E
CAN Transceiver:2颗TI SN65HVD1040A
LIN Transceiver:1颗NXP TJA1021
高压感应器HV Sense:1颗Broadcom ACPL-C87BT-000E
DC-DC Power:1颗Infineon TLF35584QVVS2
DC-DC Transformer:1颗TDK VGT22EPC-222S6A12


内容转载自微信公众号「汽车开发圈」(ID:AutoDevelopers),作者:イチケン / ICHIKEN
原标题:拆解Tesla Model 3逆变器:简洁即最优

