保時捷從大眾集團拆分出來以后,正式發布電動平臺架構PPE ,之后又爆出來大眾集團SSP新平臺可能要延期。
我個人理解,隨著集團做拆分處理,每個品牌的自由度更大了。對于奧迪和保時捷來說,這個PPE新架構可針對電動汽車特性優化布置和空間表現,滿足不同驅動形式和不同性能級別的車型需求。而且預計到2025年,超過一半的保時捷新車將為純電動或插電式混動車型,基于PPE 的車型將是純電動Macan,這種走量的打法。一下子去切SSP并不合適,在這里有很重要的點,我覺得結合現在的信息來說一下。
▲圖1.保時捷的SSP平臺
800V平臺如何充電,在上一代的產品中,保時捷用了一個DCDC,而現在的新設計中,也開始使用 "組合充電"技術,即在實際充電過程開始之前,電池中相應的高壓開關(閘門)會自動切換。這有效地將800V電池分成兩個電池,每個電池的額定電壓為400V ,可以在一個400V充電樁并聯充電。目前這種技術等于和GM的技術反著來,也就是說這么幾家企業,都想著在充電狀態下,把電池組靈活組合。
▲圖2.400V和800V充電模式
Part 1
PPE的動力總成技術概覽
PPE平臺是延續800伏架構,在動力總成上采用新一代的電機,配備先進的電池和充電管理系統。保時捷和奧迪共同開發了一個針對高端純電動車的架構,它的益處是多方面的,例如在布置和空間方面。PPE架構在軸距、輪距和離地間隙方面提供了很大的操作空間,可以實現不同細分領域的多種車型的需求。
動力系統的輸出可達450kW,扭矩超過1000Nm ,包括后驅、四驅及不同性能級別的多種車型需求。使用發夾式繞組的永磁同步電機,純電動Macan中,使用新一代的永磁同步電機,水套冷卻系統進一步優化,功率密度最大化。進一步全面優化的例子是雙V層,即轉子中的磁鐵排列。在這里由于800V系統,在后橋上的逆變器中使用碳化硅SiC模組。
▲圖3.PPE的不同配置和選擇
在電池系統里面,實際上是有兩種配置的。
電池都從軟包選成了方殼電芯,電芯的容量只有67AH,每個模塊34個電芯。
◎12模塊版本標稱204s2p ,系統電壓737V。
◎10模塊版本標稱170s2p,系統電壓614V。
在這里最重要的設計變化就是"組合充電"技術,即在實際充電過程開始之前,電池中相應的高壓開關(閘門)會自動切換。將800V電池分成兩個電池,每個電池的額定電壓為400V,可以在一個400V充電樁并聯充電。
▲圖4.PPE的充電設計
這個其實有點像之前奔馳做EQC的系統一樣,把電池包分成兩個部分,分別做一個獨立的電池配電管理和預充系統。然后再用一組組合的接觸器來實現兩個電池包的串聯和并聯的切換。
◎串聯:就是用一組繼電器把兩個電池包的正負極相連。
◎并聯:用兩組繼電器把正極和負極分別并聯起來。
設計的難點在于,原有的一組正負極需要保留。
▲圖5.設計概念思考
這是一開始個別企業系列設計的基本邏輯,目前也開始擴展到各個車企。
▲圖6.新的設計的可能性
Part 2
高壓部分的保護
從設計來看,把800V的電池分解成兩部分電池,如果狀態不一致,也可以先同步到一致的充電狀態,然后再同時充電。從不同的企業來看,使用電氣元件的布置方式來組合使用,通過高壓接觸器取代原來的東西,最主要還是為了效率。畢竟從成本來看,分成兩部分以后,單個接觸器的電流沒升高太多。
目前保時捷已為其集成電源箱申請了專利,除了可以減少所需的電纜和重量外,還降低了成本。這個集成電源箱通過將車載交流充電器、高壓加熱器和直流/直流轉換器這三個部件組合在一起以節省空間。
我是覺得這方面比較可惜,因為國內也有這方面的討論,說到底還是要做出來才有好的設計。
小結:這個設計挺有意思的,我們可以持續追蹤這個方案的落地。
審核編輯 :李倩
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原文標題:技術討論|PPE里面電池和充電設計
文章出處:【微信號:QCDZSJ,微信公眾號:汽車電子設計】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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