特斯拉 ModelS 高压系统介绍及高压线束解析

ModelS 的高压总成主要由充电接口、动力电池系统、交流感应电机、车载充电机、高压配电盒、加热器、直流转换器 DCDC、空调压缩机等关键部件构成。这些部件各司其职，又紧密协作，共同为车辆的动力输出与各项功能的正常运行提供坚实保障。

ModelS 高压总成主要包含以下几部分：充电接口、动力电池系统、交流感应电机、车载充电机、高压配电盒、加热器、直流转换器 DCDC、空调压缩机，各部件在车身上的布局如下图：

ModelS 各高压部件使用橙色高压线束相连接，整车高压线束的长度 22.56m，共分为 9 段高压线束，9 段高压线束连接的高压部件及长度如下表所示。

2 ModelS 的高压系统原理图与配电

ModelS 的高压系统工作原理如下图所示：

主要有 3 个路径：

充电路径：当车辆连接外部电源进行充电时，电流首先从充电接口流入，随后进入车载充电机。在这里，外部输入的交流电会历经交/直流配电盒的处理，完成从交流电到直流电的转化，再将转换后的直流电输送至动力电池组，从而实现对动力电池的充电过程，为车辆后续的行驶储备充足的电能。

动力输出路径：在车辆行驶过程中，动力电池组作为能量源泉，输出高压直流电给电机控制器。电机控制器根据驾驶员的操作指令（如加速、减速等），对电流的大小、频率和相位进行精确调控，进而控制驱动电机的转速与扭矩输出，最终将电能高效转化为机械能，驱动车辆前行。

电力分配路径：动力电池组输出的高压电，除了用于驱动电机外，还会经过高压配电盒进行合理分配。一部分高压电被输送至 DC/DC 转换器，在这里，高压电被转换为低压电，为整车的低压系统（如车灯、音响、仪表盘等）提供稳定的电力支持；另一部分高压电则被分配给 PTC（正温度系数热敏电阻加热器），用于在寒冷天气下为车内供暖或为电池加热，确保电池的性能和车内的舒适度；还有一部分高压电会输送至空调压缩机，为车内提供舒适的制冷或制热环境；此外，高压电还会为水加热泵等其他高压组件供电，满足车辆不同功能的电力需求。

正是通过这三条路径的协同工作，特斯拉 ModelS 的高压系统实现了整车的动力供应、能量回收以及各项辅助功能的稳定运行，为车辆的卓越性能奠定了坚实基础。

ModelS 的高压配电盒位置机舱盖底下，位置布置如下图所示：

高压配电盒的工作原理如下图所示：

高压配电盒的内部结构如下图所示：

3 ModelS 的高压线束介绍

3.1 高压电缆/导线

特斯拉 ModelS 高压线束选用了美国 CHMPLAINCable 的 150XLEHighVoltageShieldedBatteryCable，这款线缆在性能上展现出诸多卓越之处。

从选材来看，它采用了 Champlain 开发的 EXRADERGOFLEX 辐照交联聚烯烃绝缘材料。这种材料通过独特的化学与加工技术相结合，使得线缆具备了出色的柔韧性，手感柔软，这不仅让线束在安装时能够更加轻松地适应车内狭小复杂的空间布局，还能有效减少因弯曲应力而导致的线缆损坏风险，提升了线束的使用寿命与可靠性。

同时，该线缆还具有耐高温、耐油的特性。它能够承受高达 240℃及以上的高温环境，这对于在车辆运行过程中会产生大量热量的高压系统来说至关重要，确保了线束在高温条件下依然能够稳定地传输电能，不会因温度过高而出现性能下降或安全隐患。在耐油性能方面，即使在超过 105℃的高温且接触油液的恶劣环境中，它也能保持良好的性能，不会受到油液的侵蚀而损坏。

下图显示了特斯拉电缆的结构。

其凸显特点有耐高温、耐油、柔软易布线，国产高压电缆多为耐温等级 125℃的交联电缆，且壁厚比特斯拉电缆厚，由于特斯拉电缆耐温等级高，壁薄利于散热，另超声波焊接的低电阻，电缆在相同环境温度下，相同规格导体特斯拉电缆载流能力更好，特斯拉电缆单丝导体较国内电缆细，且护套壁薄，是造成其柔然的原因，具体性能如下方图片。

3.2 高压线束覆盖物

为了确保高压线束在复杂的车辆运行环境中能够安全、稳定地工作，特斯拉 ModelS 对高压线束采取了全方位的防护与固定措施。

在防护方面，高压线束的外部防护方式根据其所处环境的不同而有所差异。大部分线束采用了自卷编织防护套管进行防护，这种防护套管具有良好的柔韧性和耐磨性，能够有效防止线束受到外界物体的刮擦、碰撞等损伤。同时，它还具备一定的电磁屏蔽性能，可以减少线束内部电流传输时产生的电磁干扰对周围电子设备的影响。例如，充电插座的高压线束布置在车厢内，使用环境相对较好，因此采用自卷编织防护套管防护即可满足需求。

如充电插座的高压线束使用了自卷编织防护套管防护，此些线束大部分是布置在车厢内，使用环境好，另高压线束的固定多以轧带的形式固定。

然而，对于后驱动电机高压线束、液体加热器以及车厢加热器的高压线束，由于它们大部分布置在车厢外，使用环境相对恶劣，面临着更多的灰尘、泥水、石子飞溅等风险，所以采用了波纹管防护。波纹管具有更强的抗冲击性和密封性，能够更好地保护线束免受外界恶劣环境的侵害。

如后驱动电机的高压线束使用了波纹管防护，此些线束大部分是布置在车厢外，使用环境相对较差。

高压电缆的外部多采用的是自卷编织防护套管防护，只有后驱动电机高压线束、液体加热器、车厢加热器的高压线束使用了波纹管防护。

3.3 高压线束和各零部件间的连接结构

在特斯拉 ModelS 高压线束与各零部件的连接中，大线径采用的是过孔和螺栓固定铜鼻子的结构，这种结构主要分为两种固定形式。其中一种应用在驱动电机、车载充电机以及充电插座上，它由一个整体式的铝合金壳体构成。

ModelS 的高压连接接口，大线径都是采用过孔和螺栓固定铜鼻子的结构，分为两种固定形式，其中一种如下边，应用在驱动电机及车载充电机、充电插座上。

壳体外侧配备有屏蔽弹簧圈（springcontact），当与机壳内壁接触时，能够实现 360°全方位屏蔽，有效阻挡电磁干扰，确保高压线束在传输电能过程中，不会对周围的电子设备产生影响，同时也防止外界电磁干扰对高压线束内部信号的干扰。而硅橡胶密封圈则用于和壳内壁接触，实现径向密封，能够有效防止水分、灰尘等杂质进入连接部位，避免因这些杂质导致的短路、腐蚀等问题，保证了连接的可靠性和稳定性。

在铝合金前端收小口径，这一设计用于压接电缆屏蔽编制层，从而实现电缆和铝合金壳体的 360°屏蔽，进一步强化了屏蔽效果；尾部内侧同样设有密封胶圈，用于实现电缆和铝合金外壳的径向密封，为连接部位提供了双重密封保障。

这种连接结构具有诸多显著优势。首先，连接器主体仅为铝合金外壳，附件较少，相比一些复杂的连接结构，减少了零部件的数量，降低了故障发生的概率。同时，它能够有效减小电机接线的体积，与国内普遍使用的电机接线盒方案相比，采用这种连接结构的电机体积更小，有利于车辆内部空间的合理利用，也减轻了车辆的整体重量。

其次，装配过程相对简单，工作人员只需要使用工具将高压线束的连接螺栓固定即可，其他部分无需工具操作，且没有多余的螺栓结构。虽然它不是插接式连接，在插拔便利性上稍逊一筹，但这种简单的固定方式弥补了这一不足，提高了装配效率，降低了装配难度。

最后，使用螺栓固定的结构形式，在耐振动性能方面表现出色。车辆在行驶过程中会不可避免地产生振动，而这种结构能够在长期振动环境下保持可靠连接，确保高压线束与各零部件之间的连接稳固，不会因为振动而出现松动、接触不良等问题，为车辆的安全行驶提供了有力保障。