淺析奧迪電池管理系統(tǒng)

前段時(shí)間向公眾號(hào)“汽車(chē)ECU開(kāi)發(fā)”運(yùn)營(yíng)的吳飛兄弟要了奧迪E-tron的一些資料，涉及的比較細(xì)，我覺(jué)得可以整理下供大家參考?？傮w的感受是：

奧迪在一個(gè)電池包里面用了太多的MCU、CAN收發(fā)器了，在芯片供應(yīng)充分的情況下沒(méi)問(wèn)題，但在芯片緊缺的時(shí)候，要湊齊15個(gè)MCU、14個(gè)SBC和16+以上的CAN收發(fā)器才能讓這個(gè)電池包工作起來(lái)，困難被放大了；

奧迪在電池的使用策略方面，還是相對(duì)保守的，這也使得安全系數(shù)更高——直接告訴用戶(hù)總電量95kwh，但出于安全的目的只開(kāi)放83.6kwh的可用電量，其他12%被封存起來(lái)；

熔絲和繼電器的配組，是將充電和放電分開(kāi)，這樣有利于處理不同狀態(tài)下的短路，可以比較好地進(jìn)行匹配；特別是在大電流充電下，熔絲規(guī)格可以選擇調(diào)整搭配。

接下來(lái)展開(kāi)說(shuō)一下，供各位讀者參考。一、奧迪自己定義的一些內(nèi)容（1）為什么可用電池能量的比例這么低？奧迪的幾個(gè)電池系統(tǒng)都有這個(gè)問(wèn)題，如下圖所示95kWh的電池，可用能量83.6kWh，這個(gè)和我們國(guó)內(nèi)的可用能量比例的差異還挺大。備注：E-tron后續(xù)升級(jí)有一個(gè)110kWh的電池包

實(shí)際在這份材料的定義中，是這么分配83.6kWh的——在德國(guó)的工程師來(lái)看，4%的上限和8%的下限，相當(dāng)于有12%的電量是沒(méi)辦法使用的（對(duì)應(yīng)11.4kWh的能量）。下面這張圖可以看出，在8%的SOC狀態(tài)下對(duì)駕駛者直接顯示0%，而96%則直接對(duì)應(yīng)100%。

（2）BDU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)這個(gè)BDU的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖如下所示，主要包含后驅(qū)、前驅(qū)、快充和輔助配電等幾個(gè)主要的接口。

奧迪BDU的設(shè)計(jì)根據(jù)這里的數(shù)據(jù)，我們能看到以下信息：

預(yù)充電阻為15歐；

一共配置了5個(gè)直流接觸器，一對(duì)快充接觸器和一對(duì)主正主負(fù)和PCC的預(yù)充接觸器；

熔絲的配置，是快充Fuse和快充基礎(chǔ)一起進(jìn)行匹配；前驅(qū)和后驅(qū)分別和MCP和MCN主正和主負(fù)進(jìn)行匹配，這樣可以在快充和驅(qū)動(dòng)短路的時(shí)候有針對(duì)性的設(shè)計(jì)熔斷時(shí)間；

考慮到充電器和其他小熔絲熔斷的可能性比較高，單獨(dú)做了個(gè)BJB 的Fuse Box；

二、電池管理系統(tǒng)的構(gòu)成

在這里有好幾塊板子：

電池管理（由Marquardt和Dr?xlmaier提供）：我習(xí)慣叫BMU，奧迪的叫法是BMC，放在電池包外。

根據(jù)拆解信息來(lái)看，主芯片MCU為SPC5746，電源芯片為SBC MCZ33905（含一路CAN和一路LIN），兩路外CAN收發(fā)器為T(mén)JA1051。2路高邊輸出的芯片為ST VN5E160S。BMU里面還保留了一個(gè)TI的MSP430G223

采樣管理：我習(xí)慣叫CMU，功能如下，1托3并且使用CAN總線，這個(gè)習(xí)慣一直延續(xù)到MEB的設(shè)計(jì)中。在這里的均衡策略，是需要電池在30%的SOC狀態(tài)下才能允許，并且在電池壓差在1%的時(shí)候開(kāi)始均衡

根據(jù)拆解信息來(lái)看，AFE的芯片采用的是MC33771，單片機(jī)采用了SPC5602D，供電采用了NXP的UJA1164，和AFE的隔離采用的是變壓器MU1228NL，AFE的狀態(tài)檢測(cè)通過(guò)管夠ACPL K49L進(jìn)行輸出。

BJB電池高壓管理（由Draxlmaier提供的）：主要的目的是管理高壓接觸器，并且每隔30s進(jìn)行絕緣檢查

根據(jù)拆解信息來(lái)看，它的供電芯片為SBC MC33908（繼承了CAN收發(fā)器），主芯片MCU為MPC5744P。繼電器驅(qū)動(dòng)采用高邊開(kāi)關(guān)ST VND5160 和低邊開(kāi)關(guān)ST ND7NV04。做絕緣檢測(cè)采用的是ADC （Microchip 的MCP3911），做高壓檢測(cè)采用了LM2903進(jìn)行采樣，內(nèi)網(wǎng)的數(shù)據(jù)收發(fā)采用了TJA1042收發(fā)器。

小結(jié)：在這里我們可以做個(gè)簡(jiǎn)單的加法：不算CVA的shunt，一共用了15個(gè)MCU芯片，14個(gè)SBC芯片，還有一堆CAN收發(fā)器。對(duì)分布式通信系統(tǒng)而言，一臺(tái)電動(dòng)汽車(chē)的電池包系統(tǒng)對(duì)于MCU的消耗，基本夠一臺(tái)簡(jiǎn)單的傳統(tǒng)車(chē)的使用了。這也能從另一個(gè)側(cè)面反映出，在芯片短缺方面，國(guó)內(nèi)的狀況比國(guó)外稍微好一點(diǎn)的情況。從總線和硬件技術(shù)架構(gòu)里面，國(guó)內(nèi)外的技術(shù)路線還是有差異的。

編輯：jq