從高壓系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、ADAS梳理800V車型技術(shù)

在主機(jī)廠的新車型發(fā)布會(huì)上，經(jīng)常我們能聽到“新車型是基于最新的XXX純電平臺(tái)打造，具有XXX優(yōu)點(diǎn)…”的宣傳。通常一個(gè)品牌為了通用性，只會(huì)打造一個(gè)純電平臺(tái)，然后衍生出不同的車型。

但是奧迪不同，現(xiàn)階段光純電平臺(tái)就有4個(gè)，分別是高性能跑車的J1平臺(tái)，也就是保時(shí)捷的Taycan的平臺(tái)；油改電的MLBevo平臺(tái)；與大眾共用的MEB平臺(tái)，即ID系列的換殼，如奧迪的純電Q4就是大眾ID.4的換殼；最后是比較先進(jìn)的PPE平臺(tái)，與保時(shí)捷共同開發(fā)，首款車型是Q6，而后是A6 Avant e-tron。

圖1 奧迪4大純電平臺(tái)

e-tron GT是基于J1平臺(tái)打造的，并且是第一款搭載800V高壓系統(tǒng)的車型，充電5分鐘續(xù)航100km。下面主要從高壓系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)、ADAS幾方面來梳理。

01.高壓系統(tǒng)

所謂的高壓系統(tǒng)，就是電壓在250V以上的設(shè)備。對(duì)于e-tron GT而言，其高壓系統(tǒng)如圖2所示，包括高壓電池、高壓Booster、充電機(jī)等。

圖2 高壓系統(tǒng)總覽

圖3高壓電池總覽

高壓系統(tǒng)中，動(dòng)力電池肯定是大頭，其爆炸圖如圖3所示，順理成章，我們先來揭開它的技術(shù)細(xì)節(jié)，動(dòng)力電池的基本參數(shù)：

1.模組數(shù)量為33個(gè);

2.電芯為162s2p;

3.最大充電功率為270kW；

4.電池包重量約為650kg；

5.額定電壓為726V；

電池模組的連接方式，如圖4所示，由于e-tron GT電池分有兩層，左邊為底層的電池連接，右邊18、19、20為上層電池的連接。

圖5電池模組的連接方式

每個(gè)電池模組內(nèi)部都集成一個(gè)模組控制單元，其作用是測量6個(gè)電芯的電壓、溫度，以及最大100mA的被動(dòng)均衡，這意味著能量是通過電阻發(fā)熱的形式消耗。被動(dòng)均衡的啟動(dòng)條件是，當(dāng)電池管理系統(tǒng)監(jiān)控到電芯的電壓偏差達(dá)到20%，并且電池包的電池容量超過30%。

模組控制器安裝在模組橫向靠縱梁的位置，如圖6所示。

圖6模組之間連接，以及控制器的安裝位置

每個(gè)模組內(nèi)部由12個(gè)電芯組成，連接方式為6串2并，每個(gè)電芯的額定電壓為3.65V，容量為66Ah，那模組的對(duì)外電壓為21.9V，如圖7所示。

圖7模組內(nèi)部

高壓Booster

高壓booster是車輛內(nèi)部電壓的轉(zhuǎn)換模塊，也是能量分配模塊，如圖8所示。

圖8 高壓booster

它具有三條電壓轉(zhuǎn)換鏈路：

1.將400V轉(zhuǎn)為800V的鏈路，主要是用于當(dāng)外部充電樁為400V時(shí)，需要將其轉(zhuǎn)換為800V作為動(dòng)力電池的輸入電壓。

其升壓原理是一個(gè)電荷泵，將電容器串聯(lián)起來，示意圖如圖9所示。

圖9400V升800V示意圖

2.將800V轉(zhuǎn)為400V的鏈路，因?yàn)槌藙?dòng)力電池之外，其他高壓部件均為400V，包括空調(diào)壓縮機(jī)、電驅(qū)動(dòng)力總成等。

3.將800V轉(zhuǎn)為12V，給低壓蓄電池充電以及電壓用電器供電，這不僅是在車輛使用過程中起作用，當(dāng)車輛停在停車場很長時(shí)間時(shí)，通常會(huì)出現(xiàn)電壓蓄電池虧電，給車主帶來麻煩，e-tron GT上做了個(gè)人性化的處理，當(dāng)系統(tǒng)檢測到蓄電池電壓過低時(shí)，并且動(dòng)力電池電壓大于10%，高壓booster會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)給低壓蓄電池充電，并且蓄電池饋電尷尬的場景。

總體來說，整個(gè)高壓系統(tǒng)的技術(shù)比較中規(guī)中矩，在800V高壓部件中，也僅有充電鏈路是支持的，其他高壓部件還是沿用400V，不像現(xiàn)代的IONIQ 5的高壓系統(tǒng)(如圖10所示)，基本是一步到位，全部800V。

這一點(diǎn)可能也可以看出，德國造車比較穩(wěn)健、保守，新技術(shù)是一步一步上的，但是在當(dāng)前車型也是快速迭代的背景下，這種節(jié)湊可能已經(jīng)不適應(yīng)了，這一點(diǎn)從大眾的ID系列也可以看的出，一打開車門，看到座艙，總感覺回到了諾基亞時(shí)代。

圖10現(xiàn)代的IONIQ 5的高壓系統(tǒng)

02.低壓12V蓄電池

e-torn GT除了是奧迪第一款使用800V充電系統(tǒng)之外，也是第一款低壓蓄電池采用鋰電池(磷酸鐵鋰電池)的車型，與傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池相比，其具有：

1.重量減少，與同等容量的鉛酸蓄電池相比，重量減少約50%；

2.使用壽命延長2.5倍，循環(huán)穩(wěn)定性高7倍；

3.顯著提高電壓穩(wěn)定性；

4.體積相比鉛酸電池減少約20%；

蓄電池內(nèi)部共集成8個(gè)電芯，以4串2的方式連接，每個(gè)電芯的額定電壓為3.3V， 那蓄電池的額定電壓為13.2V。電池的控制單元被安裝在電池外殼頂部，并且控制線路與供電線路是分開的，而特斯拉的則是將控制板集成到內(nèi)部，并且控制線路與供電線路集成到一個(gè)接插件中，相比而言，特斯拉的集成度更高。

圖11特斯拉的12V蓄電池

圖13e-torn GT的12V蓄電池

12V蓄電池在不同電壓水平時(shí)的運(yùn)行策略：

1.當(dāng)電壓大于15.5V，并且持續(xù)120s，電池將不允許充電，直到電壓降到15.5V以下；

2.當(dāng)電壓小于10V，不在對(duì)外供電，當(dāng)充電鏈路打開后，才會(huì)重新進(jìn)行低壓供電；

3.當(dāng)電池電壓小于8V，認(rèn)為電池已經(jīng)損壞，需要更換；

12V蓄電池的充電鏈路是：動(dòng)力電池的800V經(jīng)高壓booster，轉(zhuǎn)換為12V，為12V蓄電池充電，如14所示。

圖1412V蓄電池的充電鏈路

除此之外，上文也提到了，在車輛靜置時(shí)，當(dāng)?shù)蛪盒铍姵氐娜萘康陀谝欢ㄖ禃r(shí)，動(dòng)力電池會(huì)自動(dòng)激活為12V蓄電池充電的策略。

其具體的邏輯是當(dāng)12V蓄電池的容量小于8Ah，并且動(dòng)力電池的SOC大于10%，充電鏈路被激活，當(dāng)12V蓄電池的電量達(dá)到20Ah，或者充了30分鐘，充電鏈路會(huì)斷開。在長時(shí)間靜置的過程中，這個(gè)鏈路最多被激活8次。

03.網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)

網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)是一個(gè)車輛的電氣骨架，用于車載控制器控制流的交互。e-torn GT的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)主要由幾個(gè)局域網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成，包括舒適CAN網(wǎng)絡(luò)、舒適CAN2網(wǎng)絡(luò)、擴(kuò)展CAN網(wǎng)絡(luò)等。

舒適CAN網(wǎng)絡(luò)

該網(wǎng)絡(luò)主要是用于車門、后備箱、防盜、座椅等的控制，局域網(wǎng)的架構(gòu)如圖14所示，該網(wǎng)絡(luò)以500kbp的CAN總線為主。

其中J136是座椅控制單元，與轉(zhuǎn)向柱聯(lián)動(dòng)；J223是電動(dòng)擾流板控制單元；J386是車門控制單元；J926是后座車門控制單元；J387是前排乘客車門控制單元；J393是舒適控制單元；G578是防盜傳感器；H12是警報(bào)器喇叭；J938是后尾箱電機(jī)控制單元；J521是前排乘客控制單元，J533是數(shù)據(jù)總線診斷單元，J453是方向盤控制單元。J605是后尾箱控制單元。

圖15 舒適CAN網(wǎng)絡(luò)

舒適CAN2網(wǎng)絡(luò)

舒適CAN2 網(wǎng)絡(luò)主要是車輛附件的控制，包括后視鏡、大燈、雨刮、座椅通風(fēng)等，以LIN總線為主，如圖16所示。

其中J519為板載供電控制單元；EX5為后視鏡；G397為雨水和燈光傳感器；J866為電動(dòng)可調(diào)轉(zhuǎn)向柱的控制單元；MX1/MX2分別為前左右大燈；J979為制熱和空調(diào)控制器等。

圖16舒適CAN2網(wǎng)絡(luò)

擴(kuò)展CAN網(wǎng)絡(luò)

擴(kuò)展CAN網(wǎng)絡(luò)主要連接胎壓檢測控制J502、變道輔助控制單元J769/770、倒車攝像系統(tǒng)控制單元J772、夜視系統(tǒng)的控制單元J853、引擎聲浪模擬控制單元J1167/J1177。

圖17擴(kuò)展CAN網(wǎng)絡(luò)

Flexray網(wǎng)絡(luò)

Flexray網(wǎng)絡(luò)主要用于底盤線控，主要還是因?yàn)镕lexray總線的安全性以及可靠性，而在國內(nèi)，目前底盤線控主要還是基于CAN來做的。話不多說，直接上拓?fù)鋱D，如圖18所示。

其中J104是車身穩(wěn)定裝置，是ADAS線控制動(dòng)的一部分。J234是氣囊控制單元，J500是EPS電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向。J527是轉(zhuǎn)向柱控制單元，J539是博世的iBooster。J1121是ADAS控制單元，1-12是超聲波傳感器。J1019是后輪轉(zhuǎn)向控制。J1234是前軸電驅(qū)動(dòng)，J1235是后軸電驅(qū)動(dòng)。J428為自適應(yīng)巡航ECU，與主雷達(dá)相連，J1088為前左雷達(dá)，J1089為前右雷達(dá)。J769為變道輔助單元，J770為左后雷達(dá)。

圖18 Flexray網(wǎng)絡(luò)

診斷CAN/以太網(wǎng)網(wǎng)絡(luò)

該網(wǎng)絡(luò)主要連接OBD口，用于通過診斷讀取內(nèi)部數(shù)據(jù)，包括故障碼、配置參數(shù)等，另外也可以刷新內(nèi)部控制器的軟件，由于有些控制器軟件很大，所以現(xiàn)在大部分車都引入了基于以太網(wǎng)的診斷鏈路。

該網(wǎng)絡(luò)中J533為網(wǎng)關(guān)，J794為Infotainment單元，J949為E-call。下圖中J898為AR HUD。

圖19 診斷CAN/ETH網(wǎng)絡(luò)

總體來說，整個(gè)網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)并沒有什么新穎的地方，也沒有去繼承大哥ID系列的中央域控架構(gòu)，中規(guī)中矩。

04.ADAS系統(tǒng)

從功能性來看，e-torn上的ADAS系統(tǒng)為普通的L2級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)，與2017版的A6/A7/A8/Q7/Q8上的完全一致，包括自適應(yīng)巡航、泊車輔助、城市輔助等功能，也沒啥可梳理的，直接上一張整體的架構(gòu)圖供大家參考吧，如圖20所示。

其中G203-G206、G252-G255、G568-G717是12個(gè)超聲波傳感器；J1121連接為ADAS控制單元，R243-R246是360全景4個(gè)攝像頭，J685為中控顯示屏，J104為ESC，J794為Infotainment單元。

圖20 ADAS系統(tǒng)架構(gòu)圖

05.總結(jié)

總體而言，在當(dāng)前新技術(shù)層出不窮的背景下，從技術(shù)層面來說，像e-tron這種性能車，技術(shù)都中規(guī)中矩，并沒有亮眼的地方，不像國產(chǎn)品牌，在新技術(shù)的應(yīng)用上都很激進(jìn)。雖然是老品牌，在新時(shí)代，不能吃老本了。

審核編輯 ：李倩