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淺析奧迪電池管理系統(tǒng)

汽車電子設(shè)計 ? 來源:汽車電子設(shè)計 ? 作者: 朱玉龍 ? 2021-09-06 15:06 ? 次閱讀

前段時間向公眾號“汽車ECU開發(fā)”運營的吳飛兄弟要了奧迪E-tron的一些資料,涉及的比較細(xì),我覺得可以整理下供大家參考。總體的感受是:

奧迪在一個電池包里面用了太多的MCUCAN收發(fā)器了,在芯片供應(yīng)充分的情況下沒問題,但在芯片緊缺的時候,要湊齊15個MCU、14個SBC和16+以上的CAN收發(fā)器才能讓這個電池包工作起來,困難被放大了;

奧迪在電池的使用策略方面,還是相對保守的,這也使得安全系數(shù)更高——直接告訴用戶總電量95kwh,但出于安全的目的只開放83.6kwh的可用電量,其他12%被封存起來;

熔絲和繼電器的配組,是將充電和放電分開,這樣有利于處理不同狀態(tài)下的短路,可以比較好地進(jìn)行匹配;特別是在大電流充電下,熔絲規(guī)格可以選擇調(diào)整搭配。

接下來展開說一下,供各位讀者參考。一、奧迪自己定義的一些內(nèi)容(1)為什么可用電池能量的比例這么低?奧迪的幾個電池系統(tǒng)都有這個問題,如下圖所示95kWh的電池,可用能量83.6kWh,這個和我們國內(nèi)的可用能量比例的差異還挺大。備注:E-tron后續(xù)升級有一個110kWh的電池包

實際在這份材料的定義中,是這么分配83.6kWh的——在德國的工程師來看,4%的上限和8%的下限,相當(dāng)于有12%的電量是沒辦法使用的(對應(yīng)11.4kWh的能量)。下面這張圖可以看出,在8%的SOC狀態(tài)下對駕駛者直接顯示0%,而96%則直接對應(yīng)100%。

(2)BDU的內(nèi)部結(jié)構(gòu)這個BDU的設(shè)計結(jié)構(gòu)圖如下所示,主要包含后驅(qū)、前驅(qū)、快充和輔助配電等幾個主要的接口

奧迪BDU的設(shè)計根據(jù)這里的數(shù)據(jù),我們能看到以下信息:

預(yù)充電阻為15歐;

一共配置了5個直流接觸器,一對快充接觸器和一對主正主負(fù)和PCC的預(yù)充接觸器;

熔絲的配置,是快充Fuse和快充基礎(chǔ)一起進(jìn)行匹配;前驅(qū)和后驅(qū)分別和MCP和MCN主正和主負(fù)進(jìn)行匹配,這樣可以在快充和驅(qū)動短路的時候有針對性的設(shè)計熔斷時間;

考慮到充電器和其他小熔絲熔斷的可能性比較高,單獨做了個BJB 的Fuse Box;

二、電池管理系統(tǒng)的構(gòu)成

在這里有好幾塊板子:

電池管理(由Marquardt和Dr?xlmaier提供):我習(xí)慣叫BMU,奧迪的叫法是BMC,放在電池包外。

根據(jù)拆解信息來看,主芯片MCU為SPC5746,電源芯片為SBC MCZ33905(含一路CAN和一路LIN),兩路外CAN收發(fā)器為TJA1051。2路高邊輸出的芯片為ST VN5E160S。BMU里面還保留了一個TIMSP430G223

采樣管理:我習(xí)慣叫CMU,功能如下,1托3并且使用CAN總線,這個習(xí)慣一直延續(xù)到MEB的設(shè)計中。在這里的均衡策略,是需要電池在30%的SOC狀態(tài)下才能允許,并且在電池壓差在1%的時候開始均衡

根據(jù)拆解信息來看,AFE的芯片采用的是MC33771,單片機采用了SPC5602D,供電采用了NXP的UJA1164,和AFE的隔離采用的是變壓器MU1228NL,AFE的狀態(tài)檢測通過管夠ACPL K49L進(jìn)行輸出。

BJB電池高壓管理(由Draxlmaier提供的):主要的目的是管理高壓接觸器,并且每隔30s進(jìn)行絕緣檢查

根據(jù)拆解信息來看,它的供電芯片為SBC MC33908(繼承了CAN收發(fā)器),主芯片MCU為MPC5744P。繼電器驅(qū)動采用高邊開關(guān)ST VND5160 和低邊開關(guān)ST ND7NV04。做絕緣檢測采用的是ADCMicrochip 的MCP3911),做高壓檢測采用了LM2903進(jìn)行采樣,內(nèi)網(wǎng)的數(shù)據(jù)收發(fā)采用了TJA1042收發(fā)器。

小結(jié):在這里我們可以做個簡單的加法:不算CVA的shunt,一共用了15個MCU芯片,14個SBC芯片,還有一堆CAN收發(fā)器。對分布式通信系統(tǒng)而言,一臺電動汽車的電池包系統(tǒng)對于MCU的消耗,基本夠一臺簡單的傳統(tǒng)車的使用了。這也能從另一個側(cè)面反映出,在芯片短缺方面,國內(nèi)的狀況比國外稍微好一點的情況。從總線和硬件技術(shù)架構(gòu)里面,國內(nèi)外的技術(shù)路線還是有差異的。

編輯:jq

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原文標(biāo)題:奧迪電池管理系統(tǒng)解析

文章出處:【微信號:QCDZSJ,微信公眾號:汽車電子設(shè)計】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。

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