深度解析Taycan的設計中800V的電池系統

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，這里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布置充電管理和 CMU 的設計兩部分。結構上，這個電池包的結構礦體是通過擠壓鋁型材來做的，底部采用了抗石擊膠，電池底部的可以更換沖擊保護層。

圖 1 Taycan 動力電池系統的部件介紹

01.高壓電氣布置和能量管理

首先這個電池的連接排布挺特別的，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 是進行串行排布 注意，主系統的熔絲是放在二層模組的，有個單獨的熔絲盒。

圖 2 電池系統內模組的連接

高壓配電盒，在 Taycan 里面包含：

高壓電流和電壓測量傳感器、前后逆變器驅動的保險絲（350A+350A），主系統熔絲放在二層模組、 霍爾電流傳感器 、用于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

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

圖 3 高壓配電盒的設計

電池管理系統的系統功能定義，在這里保時捷也做了定義，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：

故障存儲和故障記憶輸出、 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 總線上輸出和輸入數據、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（網關）進行的，嚴格來看保時捷設計了圍繞整車的很復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。

圖 4 整車能量管理

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

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）是采用先串聯再并聯的方式進行的。每個電芯的標稱電壓為 3.65 伏，容量為 66Ah，通過配置以后模塊電壓為 22V,模塊容量為 132Ah。

圖 6 模組的配置情況

這個 CMC 由模塊電壓供電，主要的任務是采集溫度（模組內 2 個溫度點+CMC 本身一個溫度點）和電壓把數據傳輸給 BMS，CMC 具有被動均衡電路，設計最大的均衡電流為 100mA 備注：保時捷把均衡的策略做了一些基本的介紹，車輛停放 60 分鐘后，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%,就會進行喚醒并每 60 分鐘檢查一次容量差異

圖 7 CMU 的照片

CMU 是按安裝在每個模組的側面，CMU 的核心 AFE 采用的是 NXP 的 MC33772，通信方式采用了 4 條 TPL 總線，按照每條 TPL 最高 9 個 CMC 通信的方式進行配置，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），這里考慮防止高低壓之間的串擾采用了變壓器隔離。

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