2020年07月16日 | 【Taycan深度解析系列2】 800V电池对应的设计细节

2020-07-16 来源：朱玉龙

在Taycan 的设计中，800V 的电池系统有哪些设计细节值得我们仔细去剖析，这里面有以下的一些内容值得我们仔细看一下，以下内容主要分为高压电气布置充电管理和 CMU 的设计两部分。结构上，这个电池包的结构矿体是通过挤压铝型材来做的，底部采用了抗石击胶，电池底部的可以更换冲击保护层。

图 1 Taycan 动力电池系统的部件介绍

01. 高压电气布置和能量管理

首先这个电池的连接排布挺特别的，电池模组的排号是按照顺序进行考虑，以一个最小的环路设计来考虑的：

1）从 1-13 号模组，上下 4 个模组形成一个小回路形成 3 个组

2） 14-26 的排布就没有太多规律而言

3） 28-33 是进行串行排布注意，主系统的熔丝是放在二层模组的，有个单独的熔丝盒。

图 2 电池系统内模组的连接

高压配电盒，在 Taycan 里面包含：

高压电流和电压测量传感器、前后逆变器驱动的保险丝（350A+350A），主系统熔丝放在二层模组、霍尔电流传感器、用于高压正负极的接触器、带 30 欧姆预充电电阻的预充电接触器

高压系统是采用预充放在负极上的策略，高压系统启用的时候，采用以下的高压接触器顺序如下：高压正极前端、高压正极后端、高压负极预充电，最后是高压负极。系统下电的时候，顺序和上面相反。在碰撞等紧急状态下，接触器才会采取同时断开的控制策略。

图 3 高压配电盒的设计

电池管理系统的系统功能定义，在这里保时捷也做了定义，电池管理系统实现高压蓄电池的功能安全和监控和温度管控（启动高压蓄电池的冷却液泵），主要的功能包括：

故障存储和故障记忆输出、监测高压电池和单电池的充电状态 SOC 、单电池 / 蓄电池的容量计算、蓄电池 SOH 老化计算、监测绝缘电阻、电流级别监测、发生故障时切断高压系统、均衡控制、在 CAN 总线上输出和输入数据、高压蓄电池的诊断和控制高压蓄电池的冷却液泵

整个电池系统的能量管理是放在外部的控制（网关）进行的，严格来看保时捷设计了围绕整车的很复杂的一套能量管理策略和整车的驾驶操控相配合，如下面的应急管理的做法就是从整车的角度来设计和管控的。

图 4 整车能量管理

Taycan 为什么 EPA 的续航里程比较低，主要就是这里考虑了挺多的余量，下面设计 7%就要立即充电了，这些控制点是弄得比较保守。

图 5 应急模式和系统管理

02.CMU 的设计

说 CMU 以前，如下所示，这个模组（内部有 12 个电芯）是采用先串联再并联的方式进行的。每个电芯的标称电压为 3.65 伏，容量为 66Ah，通过配置以后模块电压为 22V,模块容量为 132Ah。

图 6 模组的配置情况

这个 CMC 由模块电压供电，主要的任务是采集温度（模组内 2 个温度点+CMC 本身一个温度点）和电压把数据传输给 BMS，CMC 具有被动均衡电路，设计最大的均衡电流为 100mA 备注：保时捷把均衡的策略做了一些基本的介绍，车辆停放 60 分钟后，检测到电池之间的容量差异超过 2%的时候 (120mAh)，就会进行电芯均衡，以上的检测在整体的电池 SoC 超过 30%,就会进行唤醒并每 60 分钟检查一次容量差异

图 7 CMU 的照片

CMU 是按安装在每个模组的侧面，CMU 的核心 AFE 采用的是 NXP 的 MC33772，通信方式采用了 4 条 TPL 总线，按照每条 TPL 最高 9 个 CMC 通信的方式进行配置，电池系统总体分 4 个区域连通所有的 33 个电池模组（1x9+3x8 = 33CMC），这里考虑防止高低压之间的串扰采用了变压器隔离。

图 8 CMC 的系统框图

小结：其实我是觉得电动汽车的卖点，不仅仅是三电系统。在 Taycan 这台车的宣传上，保时捷可能没有特别想好，所以有点处处被动

电池系统电池模组 CMU 电动汽车

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