對 Tesla 設計的觀察

2022 年 5 月的時候 Tesla 把維修手冊免費開放出來了,來大致看一下。

低壓部分

比較早出廠的車用的是 12 V 鉛酸電池,耐用度悲劇,後來改成鋰電池,看起來是 4S 的 NMC。由於低壓供電是整套串在一起的,而 4S NMC 充到飽的電壓為 4.2 V * 4 = 16.8 V,比一般 12 V 鉛酸電池充電電壓高蠻多,這就解釋了為什麼車主手冊裡面寫

插入至 低電壓 電源插座的電源逆變器必須支援 16V 直流輸入才能夠運作。

乍看之下想說這麼麻煩怎麼不用 LFP,要堆出 12 V 的電壓不是更方便嗎?畢竟鉛酸都可以接受了,沒道理還要求能量密度吧?目前感覺比較合理的推測是:這是為了能夠由電壓推估電池電量所做的取捨。因為新的鋰電池跟鉛酸電池對外一樣只有正負兩個接點,而 LFP 相較於 NMC 來說,放電曲線太平了,只在快沒電或快充飽時電壓才會有大變化,在不加掛庫侖計、不跟 BMS 溝通的情況下難以掌握電量。

根據 ISO 16750-2:2012,車用 12 V 最高可以提供到 16 V,如果 16 V 真的是最高充電電壓的話,那就還算合規。NMC 不要充到全滿,一方面也是耐用一些?

不過保險起見,接車用電子之前還是翻一下規格,確認設備可以持續吃 16.8 V 以上再用比較安全。

高壓部分

過去的 Model S/X 是採用 Onboard Charger 跟 DCDC Converter 分開的設計,現在則採用與 Model 3/Y 一樣的一體式 Power Conversion System (PCS)。早期從充電口來的大電流 DC 是用 Harness 連接,後期則改用 Busbar。

ACDC 的部分有分單相版本跟三相版本,基本上跟充電口規格連動:CCS2 搭三相;TPC 搭單相。三相版本接線方式為三相四線採 Y 接,亦可吃單相電。由於這部分的硬體上有些微小的差異,從 TPC 改 CCS2 不是只換充電口、更新韌體就好。在半導體缺料、人力吃緊的情況下,我猜 Tesla 官方應該會把資源拿去衝交車,不會提供這個升級服務。

OBD

看資料,OBD-II 從 1996 起,在美國銷售的車都必須配備,但是八成只是針對油車。至少從電路圖上看,北美的 Tesla 是沒有 OBD-II 插孔的,車主手冊也只有中國的版本裡才有 OBD 相關的資料。(法規因素?)就算有現成 OBD-II 插孔,也是單獨從行車電腦接出來,該 bus 上看起來沒有其他東西,除了讀 VIN 這個雞肋功能之外,能否拉到有用的資料還是兩說之事。

很多車主會另外把車子的 CAN bus 拉出來接。Model S/X 在中控台附近有個 Diagnostic CAN Port (X437),可以轉出 OBD-II 插座;Model 3/Y 也有個 CAN Port (X179),但不帶電源,所以通常改由後方中控置物台的通風口下方踢腳板裡的 X930 纜線接續點串入,有了電源才帶得起 Bluetooth 或是 Wi-Fi 的 OBD Adapter。

  • X930-1: Power
  • X930-18: CAN+
  • X930-19: CAN-
  • X930-26: Ground

Tesla 的車有複數組的 CAN bus,Model 3/Y 上的 X930 接續點只有 CAN Vehicle 這個 bus 通過,如果要取用其他 CAN bus 上的資料,還是得從 CAN Port 接線。舉例來說,要存取 Event Data Recorder (EDR) 資料的話,必須跟 CAN Chassis 上的 Restraints Controller 溝通,官方的做法是用 PCAN-USB Adapter 來連 CAN Port 上的 CAN Chassis。這時候 CAN Adapter 接著 PC/Laptop,就不需要由車輛供電。

胎壓偵測

比較舊的會用 433 MHz 的感測器,新款改用 BLE。維修時處理感測器 ID,433 MHz 用 ATEQVT36;BLE 用 SysgrationTT02

有技術能力的應該可以用手機偷看人家胎壓。 😏

Diagnostic Connector & Software

走的是 Ethernet,但是接頭規格不一。主要是 TX、RX 共 2 對,也就是 4-pin 的 Ethernet 訊號用各種奇怪的接頭接出來,直到 2022 年 2 月中,Model S/X 才出現用 RJ45 的。可能是種 security by obscurity 的手段吧?不然實在說不通為何不從一開始就直接都用 RJ45。

Ethernet 上面跑的是常見的 TCP/IP,透過車上一個叫做 ODIN 的服務處理來自電腦的指令。要發送這個指令要靠一個叫做 Toolbox 3 的診斷工具(必須花錢訂閱)。這個診斷工具跟底層的 CAN 不一樣的地方是,裡面有一些已經設計好,對人類較為友善的 Action 可以直接使用,基本上更換車上的電控零件,都會需要來這邊跑相應的 Action 做校正、啟用之類的,不然系統會不認。

雜談

猜測 Tesla 這次會做這樣的調整,跟美國和歐盟都在推 Right to Repair 相關的法案有關。這在電子設備角色越來越吃重的現在,尤其顯得重要。過去要做相容的零件,只要機械結構上可以相容就好,像油車就有非常大的副廠套件市場。然而如今,不只電子特性需要相容,有些廠商甚至會用軟體辨認零件的序號,哪怕你拿原廠零件來維修,都有被拒絕運作的可能。(例如:John Deere、Apple)可惜在台灣,相關的政策及討論少之又少

個體戶的維修長期以來受到廠商箝制:

  • 不釋出維修手冊、電路圖:不讓你知道怎麼修
  • 不提供零件購買管道:會修也拿不到零件
  • 鎖零件序號:修好了硬體,軟體也不讓你動

台灣不像歐美,可以說完全沒有「從頭打造一台車,經過官方檢驗之後允許它上路」的機制。車廠給什麼,消費者就只能買什麼,若受到這樣的箝制也無從繞過。要是遲遲不針對這類問題作出行動,情況會惡化得很快。

現在電動車在台灣算是佔比不高的新東西,許多的電動車還在保固內,使用的也是經濟能力較好的消費者。就是這樣,只有原廠能維修、維修價格高、維修量能不足的問題才不至於顯得嚴重。但未來若是要汰除油車,這些問題都是必須要解決的。

參考資料

Posted in Technical.

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