本篇旨在估计Tesla Model S构造有个宏观理解，Framework主要参考班佩尔2020所著的《特斯拉电动汽车结构、原理与维修图解手册》，笔者对其进行重构和提炼，也会适当参考其他资料。本框架有几大愿景，一是鼓励更多参与者采取环境友好型的生产经营模式；二是转化多余的、落后的产能；三是促进企业之间公平合理的竞争。

本篇共6个小结，分别从高压电池、电力驱动、底盘系统、车身基本、安全舒适、车体饰件六个角度（如图1.1所示），依次序地对Model S零部件和耗材进行介绍。写作风格方面，先用表格形式将所有概念整合，再依次用图示解释。



1.高压电池

• 电池
  • 电池包： 汽车底部的电池包，HV即High Volt；详情见《微观电动汽车：以Tesla为例》，Tesla解决方案中，每两电池片之间，用液体墙相隔，做冷却液之用（PingWest, 2014）
  • 充电口： 充电接口符合SAE J 1772标准，和宝马Active E的充电接口相同。总共有三种充电方式：（1）移动充电包，可家充、也可转接头；（2）高能充电桩，停车场充电；（3）超级充电桩，75分钟完成充电（汽车维修与保养，2016）


• 配电
  • 接线盒：High Volt Junction Box（HVJB），统筹电流于电池、变速器、DC-DC转换器、车载充电器、充电端口之间流动。
  • 主/从充电器：充电接口符合SAE J 1772标准，和宝马Active E的充电接口相同。总共有三种充电方式：（1）移动充电包，可家充、也可转接头；（2）高能充电桩，停车场充电；（3）超级充电桩，75分钟完成充电（汽车维修与保养，2016）
  • DC-DC转换器：直流电转换直流电，该转换器将直流电转换成12V直流电，输送给车内基础器件

2.电力驱动

• 驱动
  • 电动机/驱动单元：也称电机，Tesla通常采用异步感应电流，其转子（Rotator，即转轴）和定子（Stator，即薄壁圆柱）均用线圈通电的方式产生磁性，进而驱动转轴转动。详情见《微观电动汽车：以Tesla为例》，详细介绍了原理，Tesla Model S采用两驱后置，见图2.1
  • 逆变器 Inverter：Inverter，可以将直流电变交流电。底部电池包将电能输送到逆变器，进行逆变后，用三相交流调控电机输出转速和扭矩，见图2.2
  • 变频器：换挡、加速、制动的时候用交流电，需要变频电源，加到电动机上
  • 传动轴：即半轴，将发动机/电动机的动力传导到轮胎


• 调节
  • 变速器：主动齿轮、从动齿轮，与离合器相通
  • 单极减速箱 Transmission：电机输出电能通过减速机构传递到汽车主轴，电动汽车电机有足够宽度的调速性能，因而减速器一般都采用单级减速器，只起到传递运动的作用，见图2.3
  • 差速器 Differential：差速器用于转弯时，调节内外侧轮胎之间转速不等的装置。用差速器把主轴从中间断开，两节主轴通过差速器配合运动。机械原理同传统汽车，采用行星齿轮做调节，见图2.4


• 热管理系统
  • 高压温度管理：属于热管理系统，用以检测与控制舱内空气流量、温度、湿度，检控电池温度，检控制动总成、高压电池系统温度
  • A/C 压缩机：空调压缩机，把制冷剂从低压区抽取来经压缩后送到高压区冷却凝结，通过散热片散发出热量到空气中，制冷剂也从气态变成液态，压力升高
  • PTC 座舱加热器：Positive Thermal Coefficient，属于一种MOSFETS，可以使得电阻温度上升，用于对特定对象加热之用。例如，对座舱进行加热
  • PTC 冷却液加热器：从公开资料看，冷却液加热器即对电池进行温度调节

（班佩尔，2020; 知乎-写作的高工，2018）



3.底盘系统

• 悬架
  • 空气悬架：每个轮胎边配备空气悬架，用于调整车高，使得车辆在任何情况下保证正确的高度。空气经过过滤器，通过压缩机被压入储气罐，干净的空气通过电磁阀块进入悬架。CPU依据被送入空气的基本参数、速度、CPU温度等调整车辆高度。见图3.1
  • 胎压检测：传感器固定在轮胎，参数通过胎压监测系统显示在显示器
  
  
• 转向
  • 转向系统：电动助力转向（EPS），转向盘、转向柱总成、转向齿条总成。这里的总成是组件的意思。控制流程间原理图，即图3.2
  
  
• 制动
  • 车身稳定控制系统（ESC）：包括制动系统ABS、制动力分配EBD、牵引力控制TCS、电子稳定控制ESC、刹车辅助系统BAS
  • (1)防死锁制动系统ABS：降低不稳定轮子制动压力，防止轮胎锁死
  • (2)电子分配系统EBD：前后轮胎制动分配
  • (3)牵引力控制系统TCS：防止过多电动扫矩到达从轮
  • (4)刹车辅助系统BAS：帮助踏板未被充分踩下的最大限度减速
  • 电子驻车制动器（EPB）：仅在后轮上运行，主要作减速用
  
  

4.车身基本

• 显示
  • 仪表：仪表盘显示各种数据
  • 横屏/竖屏：和转向盘一起


• 车身基本配置
  • 刮水器/洗涤器：雨刮处安装雨/光/太阳能湿度传感器，涉及车身控制块BCM
  • 电动座椅：基本座椅、高级座椅
  • 中控门锁：关注感应器安装位置，钥匙识别区域
  • 电动门窗：鹰翼后门
  • 电动天窗：全景天窗，可滑动玻璃板，霍尔感应传感器与ECU通信，检测故障
  • 照明系统：车灯


• 通信娱乐
  • 音响：DC-DC转换供电，生成车内基本器件电源12V
  • 车载网络：7条总线：底盘、车身、车身-容错系统、车载诊断系统、快充、稳控

5.安全舒适系统

• 安全舒适
  • 空调系统：通过仪表盘交互
  • 安全气囊/安全带：（1）整车布安全囊，方向盘内含安全气囊；（2）8个传感器与安全带联动，座椅有18个传感器；
  • 防盗系统：最多可使用19把钥匙，支持手机钥匙
  • 自动驾驶：无内容

参考文献

[1] 瑞佩尔（2021），特斯拉电动汽车结构、原理与维修图解手册（中文版）[M]，化学工业出版社，2021.
[2] 汽车之家-唐朝（2014），深入内 ‘心 ‘ 拆解特斯拉MODEL S电池组，汽车之家，2014.
[3] 赵振宁（2016），新能源汽车技术概述[M]，北京理工大学出版社，2016
[4] 御堀直嗣（2013），汽车是怎样跑起来的[M]，人民邮电出版社; 第1版，2014
[5] 王新宇（2020），永磁同步与异步感应：为何高端电动车，必须同时要装这两种电机？，芯热门，2020.