STRØMKONTROLL


Kontrollerer strøm under kjøring og lading.Teslas kraftelektronikk kontrollerer strøm under kjøring og lading.

Kraftelektronikkmodulen fungerer som en bro for energi mellom ladeport, batteri og motor. Hvert elektron noen gang brukt i en Roadster, fra motordrift til kuppellys, renner gjennom kraftelektronikkmodulen.

Alle kraftelektronikksystemene i Roadster har samme grunnleggende funksjon, å rute strøm fra en kilde til enten å omdannes til mekanisk kraft eller lagret som energi i batteriet. Roadster-batteriet, som med alle batterier, lagrer elektrisitet som DC-spenning. Motoren bruker energi i form av AC-spenning. Spenningen varieres ved å skru brytere, kalt IGBT'er, av og på veldig raskt. Ettersom IGBT'ene tillater mer strøm fra batteriet til motoren, vokser AC-bølgeformene i styrke inntil maksimalt dreiemoment er produsert i motoren. I videoen nedenfor, se hvordan AC forsterkes når Roadster akselererer fra 0 til 60 mph.

I tillegg er spenningen som leveres til Roadster når den lader AC. Derfor fungerer laderen i kraftelektronikkmodulen til å omdanne AC til DC når batteriet lades og når kraftelektronikkmodulen skrur den tilbake fra DC til AC når bilen kjører.

I kjøremodus svarer kraftelektronikkmodulen på informasjon fra gasspedalen, motorhastighetssensoren, ABS-hastighetssensorene og andre drivverksensorer.  Kraftelektronikkmodulen bestemmer ønsket dreiemoment fra pedalposisjonen og overvåker ABS-hastighetsensorene for å oppdage om dekkene sklir. Basert på tilbakemeldinger fra sensorene, produserer det dreiemoment ved å konvertere DC-spenning lagret i batteriet til den riktige AC-spenningen ved motorklemmene. Når føreren tråkker på gasspedalen, begynner kraftelektronikken å kontrollere økende motorstrøm og spenning for å produsere dreiemomentet som kreves for å akselerere fra 0 til 60 mph på 3,7 sekunder.  

I lademodus koverterer kraftelektronikkmodulen AC-spenning fra nettet ved mellom 90 V og 265 V, til DC-spenninger mellom 250 V og 425 V.   Det brede tillatte inngangsspekteret for AC-spenning gjør det mulig for bilen å lade fra nesten hvilken som helst stikkontakt i verden. Inngangsfrekvensen kan være enten 50Hz eller 60Hz, igjen for global kompatibilitet. VMS-systemet (Vehicle Management System) beregner batteriets ladenivå og sender ladeforespørsler til kraftelektronikkmodulen, som deretter sender strøm til batteriet basert på den forespurte ladestrømmen.

 

Under kraftelektronikkmodul-dekselet

Inne i kraftelektronikkmodulen finnes det tre hovedsystemer – strømstadier, en kontroller og et linjefilter. Det mest komplekse er strømstadiene, kalt megapoler. Megapolene er store halvlederbryter-arrays som kobler ladeporten eller motoren til batteriet avhengig av om bilen lader eller kjører.

Inne i megapolene er det seks forskjellige brytere, gruppert i tre par som kalles halvbroer. I kjøremodus danner hver bro en fase. Hver fase kan kobles til en fase av den 3-fasede AC-induksjonsmotoren. I lademodus er kun to broer nødvendig, en for hver ledning i AC-linjen. Lade- og kjøremodus er konfigurert ved hjelp av et sett med fire store releer kjent som kontaktorer. Kontaktorene tillater halvlederbryterne å bli brukt for å kople batteriet til enten ladeporten eller motoren. Når Roadster er slått på, kan en rekke klikkelyder høres når kontaktorene stenger forbindelsen til motoren.

Hver bryter er sammensatt av fjorten IGBT'er (insulated gate bipolar transistors). Uten IGBT'er ville ikke dagens avanserte elektriske kjøretøy vært mulig. Totalt er 84 IGBT'er brukt i kraftelektronikkmodulen. Hver IGBT er omtrent 6 kvadratcentimeter og rundt 6 mm tykk. Inne i IGBT-pakningen er et lite stykke silisium, omtrent samme tykkelse som noen få ark og rundt 6 mm per side. Det totale arealet av IGBT-silisium i hele kraftelektronikkmodulen er ca. 32 kvadrat centimeter (omtrent på størrelse med et visittkort).

Den andre store delen av kraftelektronikkmodulen er kontrollerkortet som skrur bryterne av og på. Bryterne kan slå av og på opptil tretti-to tusen ganger per sekund. Kontrolleren inneholder to prosessorer: den viktigste DSP og en sekundær sikkerhetsprosessor. DSP styrer dreiemoment og ladeatferd, og tolker forespørsler fra VMS-systemet (Vehicle Management System). Sikkerhetsprosessoren overvåker gasspedalen og motorstrømmen for å kunne oppdage uventede reaksjoner. Dersom sikkerhetsprosessoren måler motorstrøm som er uforenlig med gasspedalens stilling, kan den stoppe systemet. Mens denne oppførselen er svært usannsynlig, betyr denne redundansen at en svikt i det viktigste DSP ikke kan produsere uventet dreiemoment.

Den tredje store komponenten av kraftelektronikkmodulen er ladeinngangsfilteret. Når Roadster lades og IGBT'ene bytter på 32 kHz, produseres en stor mengde elektrisk støy på AC-siden av strømstadiene. Hvis støyen fikk lov til å drive tilbake i kraftledningene, vil det kunne forstyrre andre apparater, radioer, mobiltelefoner, etc. En gruppe større induktorer kalt drosselspoler er plassert mellom IGBT'ene og ladeporten for å filtrere ut støy og unngå uønsket interferens.

Sett alt dette sammen, og det er utrolig å tenke på at en haug med små biter av silisium, som totalt utgjør et mindre område enn et visittkort, kan slå av og på titusenvis av ganger per sekund, og kontrollere flyten av over 900 ampere strøm til motoren til en Roadster. Den utrolige kjøreopplevelsen er rett og slett styrt av silisiumchips og en spinnende rotor i stedet for stempler, drivstoffinjektorer, kamaksler, en veivaksel, ventiler og masse bensin.

Antispinn

Tesla power control muliggjør et antispinnsystem med fantastiske forbedringer over systemer i forbrenningsmotorbiler.  Antispinnsystemer for forbrenningsmotor-kjøretøy har noen få alternativer for å opprettholde antispinn på fastsatte nivåer: bli kvitt motorgnist, reduser drivstofftilførsel eller bruk elektronisk gasskontroll for å aktivt modulere gassforespørsler. Fundamentalt er det praktisk talt umulig å opprettholde nær-null utgangsdreiemoment for en forbrenningsmotor, mens null dreiemoment er enkelt å opprettholde i et elektrisk drivverk. I Roadster kan motormomentet nøyaktig reduseres enten gradvis eller raskt - noe som resulterer i bedre kontroll med mindre merkbar tap av kraft.  Med innebygde sensorer kan bilen forutsi oppnåelig trekkraft i svinger før sjåføren en gang kan kreve en endring i akselerasjon. Det er mye tryggere å unngå tap av veigrep enn å reagere på det. Profesjonelle testførere har funnet at de er i stand til å oppnå høyere ytelse med Roadsters antispinnsystem enn med sammenlignbare bensindrevne biler.

 


Antispinnsystem: På

Antispinnsystem: Av

X Deutschland Site Besuchen