【Taycan深度解析系列2】800V電池對應的設計細節

【Taycan深度解析系列2】800V電池對應的設計細節

在Taycan的設計中,800V的電池系統有哪些設計細節值得我們仔細去剖析,這裡面有以下的一些內容值得我們仔細看一下,以下內容主要分為高壓電氣佈置充電管理和CMU的設計兩部分。結構上,這個電池包的結構礦體是透過擠壓鋁型材來做的,底部採用了抗石擊膠,電池底部的可以更換衝擊保護層。

【Taycan深度解析系列2】800V電池對應的設計細節

圖1 Taycan動力電池系統的部件介紹

01

高壓電氣佈置和能量管理

首先這個電池的連線排布挺特別的,電池模組的排號是按照順序進行考慮,以一個最小的環路設計來考慮的:

1)從1-13號模組,上下4個模組形成一個小回路形成3個組

2)14-26的排布就沒有太多規律而言

3)28-33是進行序列排布 注意,主系統的熔絲是放在二層模組的,有個單獨的熔絲盒。

【Taycan深度解析系列2】800V電池對應的設計細節

圖2 電池系統內模組的連線

高壓配電盒,在Taycan裡面包含:

高壓電流和電壓測量感測器、前後逆變器驅動的保險絲(350A+350A),主系統熔絲放在二層模組、霍爾電流感測器 、用於高壓正負極的接觸器、帶30歐姆預充電電阻的預充電接觸器

高壓系統是採用預充放在負極上的策略,高壓系統啟用的時候,採用以下的高壓接觸器順序如下:高壓正極前端、高壓正極後端、高壓負極預充電,最後是高壓負極。系統下電的時候,順序和上面相反。在碰撞等緊急狀態下,接觸器才會採取同時斷開的控制策略。

【Taycan深度解析系列2】800V電池對應的設計細節

圖3 高壓配電盒的設計

電池管理系統的系統功能定義,在這裡保時捷也做了定義,電池管理系統實現高壓蓄電池的功能安全和監控和溫度管控(啟動高壓蓄電池的冷卻液泵),主要的功能包括:

故障儲存和故障記憶輸出、監測高壓電池和單電池的充電狀態 SOC 、單電池/蓄電池的容量計算、蓄電池SOH老化計算、監測絕緣電阻、電流級別監測、發生故障時切斷高壓系統、均衡控制、在CAN總線上輸出和輸入資料、高壓蓄電池的診斷和控制高壓蓄電池的冷卻液泵

整個電池系統的能量管理是放在外部的控制(閘道器)進行的,嚴格來看保時捷設計了圍繞整車的很複雜的一套能量管理策略和整車的駕駛操控相配合,如下面的應急管理的做法就是從整車的角度來設計和管控的。

【Taycan深度解析系列2】800V電池對應的設計細節

圖4 整車能量管理

Taycan為什麼EPA的續航里程比較低,主要就是這裡考慮了挺多的餘量,下面設計7%就要立即充電了,這些控制點是弄得比較保守。

【Taycan深度解析系列2】800V電池對應的設計細節

圖5 應急模式和系統管理

02

CMU的設計

說CMU以前,如下所示,這個模組(內部有12個電芯)是採用先串聯再並聯的方式進行的。每個電芯的標稱電壓為3。65伏,容量為66Ah,透過配置以後模組電壓為22V,模組容量為132Ah。

【Taycan深度解析系列2】800V電池對應的設計細節

圖6 模組的配置情況

這個CMC由模組電壓供電,主要的任務是採集溫度(模組內2個溫度點+CMC本身一個溫度點)和電壓把資料傳輸給BMS,CMC具有被動均衡電路,設計最大的均衡電流為100mA 備註:保時捷把均衡的策略做了一些基本的介紹,車輛停放60分鐘後,檢測到電池之間的容量差異超過2%的時候 (120mAh),就會進行電芯均衡,以上的檢測在整體的電池SoC超過30%,就會進行喚醒並每60分鐘檢查一次容量差異

【Taycan深度解析系列2】800V電池對應的設計細節

圖7 CMU的照片

CMU是按安裝在每個模組的側面,CMU的核心AFE採用的是NXP的MC33772,通訊方式採用了4條TPL匯流排,按照每條TPL最高9個CMC通訊的方式進行配置,電池系統總體分4個區域連通所有的33個電池模組(1x9+3x8 = 33CMC),這裡考慮防止高低壓之間的串擾採用了變壓器隔離。

【Taycan深度解析系列2】800V電池對應的設計細節

圖8 CMC的系統框圖

小結:其實我是覺得電動汽車的賣點,不僅僅是三電系統。在Taycan這臺車的宣傳上,保時捷可能沒有特別想好,所以有點處處被動