2020年04月22日 | e-tron、Model 3电池系统核心特性对比

2020-04-22 来源：EEWORLD

在AVL公司 Jon Caine的《Battery Update Development and testing》有关于奥迪e-tron、蔚来ES8和Model 3三款电池的对标和比较，里面有一些关键特性值得我们思考。

正如下图所显示的那样，AVL认为：奥迪在运行的鲁棒性、安全性、工程设计需求、可制造性和可服务性都比较领先，这些特性都是传统车企非常看重的内部特性；但是在性能、成组效率和成本三项关键要素上落后。而恰恰是这几项关键特性，让整车体现给消费者的特性上显得不够重视。

图1 AVL对e-tron和Model 3电池设计的评分

PART 1 基本特性的对比

AVL做的测试都是基于拆解下来的电池系统，所以作为样本的Model 3后驱长程版本的容量偏小。从数据来看包含了OBC和DCDC的Model 3电池包在重量和质量成组效率上都高了不少。目前质量成组率国内围绕大电芯的开发都开始往70%-80%进发，所以对于e-tron来说，它的电池设计在重量和成组效率方面考虑得太保守了。而核心的差异，还是成组的问题，e-tron的电芯，能量密度并不低，我们现在来看，基于390模组的设计，很难得到较高的成组率和系统能量密度。

表1 参数的基本对比

PART 2 奥迪对电池的考虑

奥迪的做法其实是将电池系统和整车分离的做法，所以如下图所示，在侧柱碰实验的时候，电池系统和模组距离车身的边缘距离分别为250mm和305mm，基本怎么撞都有足够的溃缩空间可以保证模组不会在碰撞中变形。大众的这种设计，从e-tron开始，在保时捷Taycan、MEB甚至是后续的PPE上都是从一而终的。而Model 3的考虑，是把电池紧紧的“绑”在车上，距离边缘的距离是很有限的。基于一体化的考虑，使得Model 3在各项测试中也能通过各种标准，但是有一定的概率模组会承受不同程度的挤压。

图2 从安全角度的考虑

如下图所示，如果我们仔细看下托盘的结构，就能很仔细的看清楚Y方向边缘结构，电池部分像是装了铠甲，Model 3的电池系统都靠和整车配合，所以从这方面防护的角度，e-tron完全体现了德国工程师在碰撞安全上的工程考虑。在Z方向上面，电池模组下面，有2.7mm的水冷板，还有4mm的底部防护，因此在底部穿刺和底部防护方面，和Model 3的3mm铝合金板对比来看，还是有挺大差异的。所以Model 3在Z方向，模组完成以后77mm、整体Pack设计出来120mm；而e-tron这边，模组107mm，加上水冷板、底部防护和上面的间隙10mm设计，加起来要往135m-140m开外了。整包的高度也使得E-tron相对更高一些，整车的能耗目前来看不是特别尽如人意。

图3 在Z向和Y向的差异

这个设计的差异性，其实和在Y向侧边，e-tron是据有很多的高压连接，而且模组内电芯的连接也是在这个方向。Model 3主要的高压连接在Z方向。两个电池包实际在内部采用了大量的绝缘材料、结构胶。从单个模组来看，250Wh/kg左右的电芯能量密度出来的结果相似，但是模组的大小限制了e-tron整体的成组效率。

图4 Model 3和e-tron模组设计的比较

小结：

这一轮电动汽车平台的比较，其实不仅仅是工程师定义的问题，还是关注于消费者体验的问题，核心是围绕续航里程、能耗和加速性能等几个核心特性展开的。如果在这几个关键特性上过分让位于工程考虑，整个电池系统设计就会变得相对平庸，很难让消费者买单，这是目前各个传统车企往电动汽车平台开发中最难规避的点。

AVL e-tron Model 3 电池

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1. STM32如何与四线电阻触摸屏连接？

回答：STM32与四线电阻触摸屏的连接主要通过STM32的GPIO口实现。通常，STM32的多个GPIO口会分别连接到四线电阻触摸屏的X+、X-、Y+、Y-四个引脚。这些引脚用于驱动和检测触摸屏上的触摸动作。

2. 如何在STM32上配置GPIO以支持四线电阻触摸屏？

回答：在STM32上配置GPIO以支持四线电阻触摸屏时，需要将相应的GPIO口配置为模拟输出（用于驱动触摸屏）或模拟输入（用于读取触摸屏上的电压信号）。此外，还需要配置中断引脚来检测触摸屏是否被触摸。具体的配置步骤包括设置GPIO的模式（如推挽输出、上拉输入等）、速度以及是否启用中断等。

3. 如何使用STM32读取四线电阻触摸屏的坐标值？

回答：读取四线电阻触摸屏的坐标值通常涉及两步操作：首先，通过驱动触摸屏的X+或Y+引脚为高电平，并同时保持对应的X-或Y-引脚为低电平，以在触摸屏上形成电压梯度；然后，使用ADC（模数转换器）读取另一侧的X+或Y+引脚上的电压值。根据读取到的电压值与参考电压的比例关系，可以计算出触摸点的X或Y坐标。为了获得更准确的坐标值，通常需要进行多次读取并取平均值。

4. 是否需要外部控制芯片来实现STM32与四线电阻触摸屏的接口？

回答：不一定需要外部控制芯片。STM32的GPIO口和ADC功能已经足够强大，可以直接与四线电阻触摸屏接口。然而，在某些情况下，为了简化电路设计或提高触摸检测的精度和稳定性，可能会使用如XPT2046这样的专用触摸屏控制芯片。这些芯片内部集成了A/D转换器和触摸屏控制逻辑，可以通过SPI等接口与STM32通信，从而简化软件设计。

5. 如何进行触摸屏的校准？

回答：触摸屏的校准是为了确保触摸点与实际屏幕坐标之间的准确对应。通常，在触摸屏首次使用或更换后需要进行校准。校准过程包括在触摸屏上选择几个已知的点（如屏幕的四个角），然后记录这些点对应的ADC值。通过计算这些点的ADC值与实际屏幕坐标之间的关系，可以得到校准参数（如缩放因子和偏移量）。在后续的触摸检测中，可以使用这些校准参数将ADC值转换为实际的屏幕坐标。

6. STM32与四线电阻触摸屏接口电路中的常见问题有哪些？

回答：STM32与四线电阻触摸屏接口电路中的常见问题可能包括：

触摸屏无响应：可能是由于GPIO配置错误、ADC配置不当或触摸屏硬件故障等原因导致。
坐标偏移：可能是由于触摸屏未正确校准或校准参数设置错误导致。
触摸点跳动：可能是由于触摸屏表面有污渍、静电干扰或ADC采样不稳定等原因导致。

解决这些问题的方法通常包括检查GPIO和ADC的配置、重新校准触摸屏以及清洁触摸屏表面等。如果问题依然存在，可能需要检查触摸屏硬件是否损坏。

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