深度解析Taycan的設(shè)計(jì)中800V的電池系統(tǒng)

在 Taycan 的設(shè)計(jì)中，800V 的電池系統(tǒng)有哪些設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)值得我們仔細(xì)去剖析，這里面有以下的一些內(nèi)容值得我們仔細(xì)看一下，以下內(nèi)容主要分為高壓電氣布置充電管理和 CMU 的設(shè)計(jì)兩部分。結(jié)構(gòu)上，這個(gè)電池包的結(jié)構(gòu)礦體是通過擠壓鋁型材來做的，底部采用了抗石擊膠，電池底部的可以更換沖擊保護(hù)層。

圖 1 Taycan 動(dòng)力電池系統(tǒng)的部件介紹

01.高壓電氣布置和能量管理

首先這個(gè)電池的連接排布挺特別的，電池模組的排號(hào)是按照順序進(jìn)行考慮，以一個(gè)最小的環(huán)路設(shè)計(jì)來考慮的：

1） 從 1-13 號(hào)模組，上下 4 個(gè)模組形成一個(gè)小回路形成 3 個(gè)組

2） 14-26 的排布就沒有太多規(guī)律而言

3） 28-33 是進(jìn)行串行排布 注意，主系統(tǒng)的熔絲是放在二層模組的，有個(gè)單獨(dú)的熔絲盒。

圖 2 電池系統(tǒng)內(nèi)模組的連接

高壓配電盒，在 Taycan 里面包含：

高壓電流和電壓測(cè)量傳感器、前后逆變器驅(qū)動(dòng)的保險(xiǎn)絲（350A+350A），主系統(tǒng)熔絲放在二層模組、 霍爾電流傳感器 、用于高壓正負(fù)極的接觸器、 帶 30 歐姆預(yù)充電電阻的預(yù)充電接觸器

高壓系統(tǒng)是采用預(yù)充放在負(fù)極上的策略，高壓系統(tǒng)啟用的時(shí)候，采用以下的高壓接觸器順序如下：高壓正極前端、高壓正極后端、高壓負(fù)極預(yù)充電，最后是高壓負(fù)極。系統(tǒng)下電的時(shí)候，順序和上面相反。在碰撞等緊急狀態(tài)下，接觸器才會(huì)采取同時(shí)斷開的控制策略。

圖 3 高壓配電盒的設(shè)計(jì)

電池管理系統(tǒng)的系統(tǒng)功能定義，在這里保時(shí)捷也做了定義，電池管理系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高壓蓄電池的功能安全和監(jiān)控和溫度管控（啟動(dòng)高壓蓄電池的冷卻液泵），主要的功能包括：

故障存儲(chǔ)和故障記憶輸出、 監(jiān)測(cè)高壓電池和單電池的充電狀態(tài) SOC 、 單電池 / 蓄電池的容量計(jì)算、蓄電池 SOH 老化計(jì)算、監(jiān)測(cè)絕緣電阻、電流級(jí)別監(jiān)測(cè)、發(fā)生故障時(shí)切斷高壓系統(tǒng)、均衡控制、在 CAN 總線上輸出和輸入數(shù)據(jù)、高壓蓄電池的診斷和 控制高壓蓄電池的冷卻液泵

整個(gè)電池系統(tǒng)的能量管理是放在外部的控制（網(wǎng)關(guān)）進(jìn)行的，嚴(yán)格來看保時(shí)捷設(shè)計(jì)了圍繞整車的很復(fù)雜的一套能量管理策略和整車的駕駛操控相配合，如下面的應(yīng)急管理的做法就是從整車的角度來設(shè)計(jì)和管控的。

圖 4 整車能量管理

Taycan 為什么 EPA 的續(xù)航里程比較低，主要就是這里考慮了挺多的余量，下面設(shè)計(jì) 7%就要立即充電了，這些控制點(diǎn)是弄得比較保守。

圖 5 應(yīng)急模式和系統(tǒng)管理

02.CMU 的設(shè)計(jì)

說 CMU 以前，如下所示，這個(gè)模組（內(nèi)部有 12 個(gè)電芯）是采用先串聯(lián)再并聯(lián)的方式進(jìn)行的。每個(gè)電芯的標(biāo)稱電壓為 3.65 伏，容量為 66Ah，通過配置以后模塊電壓為 22V,模塊容量為 132Ah。

圖 6 模組的配置情況

這個(gè) CMC 由模塊電壓供電，主要的任務(wù)是采集溫度（模組內(nèi) 2 個(gè)溫度點(diǎn)+CMC 本身一個(gè)溫度點(diǎn)）和電壓把數(shù)據(jù)傳輸給 BMS，CMC 具有被動(dòng)均衡電路，設(shè)計(jì)最大的均衡電流為 100mA 備注：保時(shí)捷把均衡的策略做了一些基本的介紹，車輛停放 60 分鐘后，檢測(cè)到電池之間的容量差異超過 2%的時(shí)候 (120mAh)，就會(huì)進(jìn)行電芯均衡，以上的檢測(cè)在整體的電池 SoC 超過 30%,就會(huì)進(jìn)行喚醒并每 60 分鐘檢查一次容量差異

圖 7 CMU 的照片

CMU 是按安裝在每個(gè)模組的側(cè)面，CMU 的核心 AFE 采用的是 NXP 的 MC33772，通信方式采用了 4 條 TPL 總線，按照每條 TPL 最高 9 個(gè) CMC 通信的方式進(jìn)行配置，電池系統(tǒng)總體分 4 個(gè)區(qū)域連通所有的 33 個(gè)電池模組（1x9+3x8 = 33CMC），這里考慮防止高低壓之間的串?dāng)_采用了變壓器隔離。

圖 8 CMC 的系統(tǒng)框圖

小結(jié)：其實(shí)我是覺得電動(dòng)汽車的賣點(diǎn)，不僅僅是三電系統(tǒng)。在 Taycan 這臺(tái)車的宣傳上，保時(shí)捷可能沒有特別想好，所以有點(diǎn)處處被動(dòng)