奥迪800V ADAS系统架构技术分析

在主机厂的新车型发布会上，经常我们能听到“新车型是基于最新的XXX纯电平台打造，具有XXX优点…”的宣传。通常一个品牌为了通用性，只会打造一个纯电平台，然后衍生出不同的车型。

但是奥迪不同，现阶段光纯电平台就有4个，分别是高性能跑车的J1平台，也就是保时捷的Taycan的平台；油改电的MLBevo平台；与大众共用的MEB平台，即ID系列的换壳，如奥迪的纯电Q4就是大众ID.4的换壳；最后是比较先进的PPE平台，与保时捷共同开发，首款车型是Q6，而后是A6 Avant e-tron。

e-tron GT是基于J1平台打造的，并且是第一款搭载800V高压系统的车型，充电5分钟续航100km。下面主要从高压系统、网络架构、ADAS几方面来梳理。

01. 高压系统

所谓的高压系统，就是电压在250V以上的设备。对于e-tron GT而言，其高压系统如图2所示，包括高压电池、高压Booster、充电机等。

图2 高压系统总览

图3 高压电池总览

高压系统中，动力电池肯定是大头，其爆炸图如图3所示，顺理成章，我们先来揭开它的技术细节，动力电池的基本参数：

1.模组数量为33个;

2.电芯为162s2p;

3.最大充电功率为270kW；

4.电池包重量约为650kg；

5.额定电压为726V；

电池模组的连接方式，如图4所示，由于e-tron GT电池分有两层，左边为底层的电池连接，右边18、19、20为上层电池的连接。

图5 电池模组的连接方式

每个电池模组内部都集成一个模组控制单元，其作用是测量6个电芯的电压、温度，以及最大100mA的被动均衡，这意味着能量是通过电阻发热的形式消耗。被动均衡的启动条件是，当电池管理系统监控到电芯的电压偏差达到20%，并且电池包的电池容量超过30%。

模组控制器安装在模组横向靠纵梁的位置，如图6所示。

图6 模组之间连接，以及控制器的安装位置

每个模组内部由12个电芯组成，连接方式为6串2并，每个电芯的额定电压为3.65V，容量为66Ah，那模组的对外电压为21.9V，如图7所示。

图7 模组内部

高压Booster

高压booster是车辆内部电压的转换模块，也是能量分配模块，如图8所示。

图8 高压booster

它具有三条电压转换链路：

1.将400V转为800V的链路，主要是用于当外部充电桩为400V时，需要将其转换为800V作为动力电池的输入电压。

其升压原理是一个电荷泵，将电容器串联起来，示意图如图9所示。

图9 400V升800V示意图

2.将800V转为400V的链路，因为除了动力电池之外，其他高压部件均为400V，包括空调压缩机、电驱动力总成等。

3.将800V转为12V，给低压蓄电池充电以及电压用电器供电，这不仅是在车辆使用过程中起作用，当车辆停在停车场很长时间时，通常会出现电压蓄电池亏电，给车主带来麻烦，e-tron GT上做了个人性化的处理，当系统检测到蓄电池电压过低时，并且动力电池电压大于10%，高压booster会自动启动给低压蓄电池充电，并且蓄电池馈电尴尬的场景。

总体来说，整个高压系统的技术比较中规中矩，在800V高压部件中，也仅有充电链路是支持的，其他高压部件还是沿用400V，不像现代的IONIQ 5的高压系统(如图10所示)，基本是一步到位，全部800V。

这一点可能也可以看出，德国造车比较稳健、保守，新技术是一步一步上的，但是在当前车型也是快速迭代的背景下，这种节凑可能已经不适应了，这一点从大众的ID系列也可以看的出，一打开车门，看到座舱，总感觉回到了诺基亚时代。

图10 现代的IONIQ 5的高压系统

02. 低压12V蓄电池

e-torn GT除了是奥迪第一款使用800V充电系统之外，也是第一款低压蓄电池采用锂电池(磷酸铁锂电池)的车型，与传统的铅酸蓄电池相比，其具有：

1.重量减少，与同等容量的铅酸蓄电池相比，重量减少约50%；

2.使用寿命延长2.5倍，循环稳定性高7倍；

3.显著提高电压稳定性；

4.体积相比铅酸电池减少约20%；

蓄电池内部共集成8个电芯，以4串2的方式连接，每个电芯的额定电压为3.3V， 那蓄电池的额定电压为13.2V。电池的控制单元被安装在电池外壳顶部，并且控制线路与供电线路是分开的，而特斯拉的则是将控制板集成到内部，并且控制线路与供电线路集成到一个接插件中，相比而言，特斯拉的集成度更高。

图11 特斯拉的12V蓄电池

图13 e-torn GT的12V蓄电池

12V蓄电池在不同电压水平时的运行策略：

1.当电压大于15.5V，并且持续120s，电池将不允许充电，直到电压降到15.5V以下；

2.当电压小于10V，不在对外供电，当充电链路打开后，才会重新进行低压供电；

3.当电池电压小于8V，认为电池已经损坏，需要更换；

12V蓄电池的充电链路是：动力电池的800V经高压booster，转换为12V，为12V蓄电池充电，如14所示。

图14 12V蓄电池的充电链路

除此之外，上文也提到了，在车辆静置时，当低压蓄电池的容量低于一定值时，动力电池会自动激活为12V蓄电池充电的策略。

其具体的逻辑是当12V蓄电池的容量小于8Ah，并且动力电池的SOC大于10%，充电链路被激活，当12V蓄电池的电量达到20Ah，或者充了30分钟，充电链路会断开。在长时间静置的过程中，这个链路最多被激活8次。

03. 网络架构

网络架构是一个车辆的电气骨架，用于车载控制器控制流的交互。e-torn GT的网络架构主要由几个局域网络构成，包括舒适CAN网络、舒适CAN2网络、扩展CAN网络等。

舒适CAN网络

该网络主要是用于车门、后备箱、防盗、座椅等的控制，局域网的架构如图14所示，该网络以500kbp的CAN总线为主。

其中J136是座椅控制单元，与转向柱联动；J223是电动扰流板控制单元；J386是车门控制单元；J926是后座车门控制单元；J387是前排乘客车门控制单元；J393是舒适控制单元；G578是防盗传感器；H12是警报器喇叭；J938是后尾箱电机控制单元；J521是前排乘客控制单元，J533是数据总线诊断单元，J453是方向盘控制单元。J605是后尾箱控制单元。

图15 舒适CAN网络

舒适CAN2网络

舒适CAN2 网络主要是车辆附件的控制，包括后视镜、大灯、雨刮、座椅通风等，以LIN总线为主，如图16所示。

其中J519为板载供电控制单元；EX5为后视镜；G397为雨水和灯光传感器；J866为电动可调转向柱的控制单元；MX1/MX2分别为前左右大灯；J979为制热和空调控制器等。

图16 舒适CAN2网络

扩展CAN网络

扩展CAN网络主要连接胎压检测控制J502、变道辅助控制单元J769/770、倒车摄像系统控制单元J772、夜视系统的控制单元J853、引擎声浪模拟控制单元J1167/J1177。

图17 扩展CAN网络

Flexray网络

Flexray网络主要用于底盘线控，主要还是因为Flexray总线的安全性以及可靠性，而在国内，目前底盘线控主要还是基于CAN来做的。话不多说，直接上拓扑图，如图18所示。

其中J104是车身稳定装置，是ADAS线控制动的一部分。J234是气囊控制单元，J500是EPS电动助力转向。J527是转向柱控制单元，J539是博世的iBooster。J1121是ADAS控制单元，1-12是超声波传感器。J1019是后轮转向控制。J1234是前轴电驱动，J1235是后轴电驱动。J428为自适应巡航ECU，与主雷达相连，J1088为前左雷达，J1089为前右雷达。J769为变道辅助单元，J770为左后雷达。

图18 Flexray网络

诊断CAN/以太网网络

该网络主要连接OBD口，用于通过诊断读取内部数据，包括故障码、配置参数等，另外也可以刷新内部控制器的软件，由于有些控制器软件很大，所以现在大部分车都引入了基于以太网的诊断链路。

该网络中J533为网关，J794为Infotainment单元，J949为E-call。下图中J898为AR HUD。

图19 诊断CAN/ETH网络

总体来说，整个网络架构并没有什么新颖的地方，也没有去继承大哥ID系列的中央域控架构，中规中矩。

04. ADAS系统

从功能性来看，e-torn上的ADAS系统为普通的L2级驾驶辅助系统，与2017版的A6/A7/A8/Q7/Q8上的完全一致，包括自适应巡航、泊车辅助、城市辅助等功能，也没啥可梳理的，直接上一张整体的架构图供大家参考吧，如图20所示。

其中G203-G206、G252-G255、G568-G717是12个超声波传感器；J1121连接为ADAS控制单元，R243-R246是360全景4个摄像头，J685为中控显示屏，J104为ESC，J794为Infotainment单元。

图20  ADAS系统架构图

05. 总结

总体而言，在当前新技术层出不穷的背景下，从技术层面来说，像e-tron这种性能车，技术都中规中矩，并没有亮眼的地方，不像国产品牌，在新技术的应用上都很激进。虽然是老品牌，在新时代，不能吃老本了。