文：電馳科研（137電車工坊）技術總監／羅玉林
保時捷Taycan是一台純電動車輛，許多原先的其他機械部件已被帶電部件取代。
例如，不再有機械驅動的交流發電機或機械驅動的真空泵。但是，車輛仍然具有 12 V 車輛電氣系統或 48 V 車輛電氣系統。因此，Taycan 中的電壓水準各不相同。本文將進一步描述高壓部件、其功能和電壓水準。Taycan 具有多個電壓設置，以便為所有高壓和低壓部件供電，如圖1－2所示。
其中各部件名稱及電壓如下所示：
- 高壓輔助加熱器 800 V
- PDCC：48 V
- 高壓轉換器：將 800 V 轉換為 400 V、48 V 和 12 V
- 電壓轉換器高壓助力器（HV 助力器）將 400 V 轉換為 800 V
- 高壓空調壓縮機：400 V
- 前端電源電子裝置：800 V
- 帶法蘭式 1 速變速箱的電機
- 高壓充電器：將交流輸入（取決於國家/地區的電壓水準）轉換為 800V 直流
- 高壓蓄電池
- 後端電源電子裝置
- 帶2 速變速箱的電驅動電機
Taycan中的鋰離子高壓蓄電池作為承重元件通過螺栓固定在車輛下方的中央，高壓蓄電池包括總共 396 個軟包電池，它們以 198s2p 配置安裝在 33 個模組中。33 個蓄電池模組分兩層放置。底層包含 30 個模組，頂層包含另外 3 個模組。
800 A保險絲串聯在模組 18 和 19 之間。在發生短路電流的情況下，這可能會中斷高壓蓄電池的供電，如圖3所示。
其中各部件名稱如下所示：
- 蓄電池殼體，底部
- 蓄電池殼體，頂部
- 頂蓋
- 底蓋
- 冷卻液入口
- 冷卻液出口
- 石子衝擊塗層
- 傳熱板
- 模組
- 高壓母線
- 電控箱
- 高壓蓄電池控制單元
- 前部高壓連接
- 後部高壓連接
- 底部停放缺口
蓄電池殼體通過等電位連接線與車身進行導電連接。帶有高壓蓄電池的集成控制單元的電控箱安裝在蓄電池上方。蓄電池模組的控制單元（即所謂的單電池模組控制器，CMC）安裝在模組的側面，如圖4所示。
蓄電池上下部蓋板的框架由陰極浸入式塗層的擠壓鋁型材製成，並通過結構粘合劑永久性地連接到蓋板上。蓋板還通過自攻螺釘與框架連接，該螺釘提供導電連接。
為了補償蓄電池殼體中的任何壓力差，整個蓄電池系統配備了壓力補償元件。
Taycan中的高壓蓄電池是地板下的電池，完全密封以防潮濕，符合 IP67防護等級要求。蓄電池殼體的底部通過可單獨更換的衝擊保護層來保護，以防止外部影響作用於車輛底部。
1 個模組由 12 個單電池組成，每個單電池的標稱電壓為 3.65 伏，容量為 66 Ah。在並聯的情況下增加單電池的容量，在串聯的情況下增加電壓。在模組的2p6s（2個並聯，6個串聯）配置中，這會導致標稱模組電壓為 22 V，模組容量為 132 Ah，如圖5所示。
蓄電池模組的 CMC 安裝在模組的短邊上，CMC 由模組電壓供電，CMC 是模組的控制單元，並構成與高壓蓄電池控制單元通信以及與車輛通信的基礎。
CMC 的最重要任務是6 節單電池溫度感測器讀入，被動平衡，最大 100 mA。
高壓蓄電池中的獨立單電池在特定充電狀態 (SOC) 範圍內持續充電和放電。如果單電池容量出現偏差，則整個工作範圍將受到偏差最大的單電池的限制。為了實現最高效率，各個單電池的容量必須幾乎相同。單電池平衡就用於實現此目的，並且如果單電池在充電時達到 SOC 限制，或者車輛處於靜止狀態一段時間，單電池平衡則會啟用，如圖6所示。
單電池平衡是被動進行的。換言之，能量通過電阻器以熱量形式散發。單電池平衡由高壓蓄電池的控制單元控制和監視。僅可通過獨立單電池放電實現單電池平衡。車輛停放60分鐘後，一旦單電池的容量差異約為 2％（120 mAh），就會開始單電池平衡過程。只要高壓蓄電池的 SOC 超過 30％，就會進行喚醒並每60 分鐘檢查一次平衡參數。
電控箱是高壓蓄電池的開關箱，是高壓蓄電池和車輛的高壓系統之間的隔離單元，如圖7所示。
電控箱中包含以下部件：
- 用於電流和電壓測量的控制器
- 前後牽引線路的保險絲
- 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
高壓系統啟動時，接觸器的切換順序如下：
高壓正極前端、高壓正極後端、高壓負極預充電、高壓負極。當接觸器斷開時，切換順序以相反的順序進行。所有接觸器僅在崩潰跳閘的情況下同時斷開，如圖8所示。
高壓蓄電池的控制單元是來自車輛高壓系統的功率請求與高壓蓄電池之間的樞紐。所有請求都在高壓蓄電池的控制單元中檢查可靠性並相應提出請求。在控制單元中實現高壓蓄電池的功能安全和監控。高壓蓄電池的控制單元還控制高壓蓄電池的溫度調節，並根據需要啟動高壓蓄電池的冷卻液泵。PWM 控制的冷卻液泵通過一個繼電器啟動，該繼電器也由高壓蓄電池的控制單元操作。
高壓蓄電池控制單元的其他功能包括：
- 故障存儲和故障記憶輸出
- 監測高壓蓄電池的充電狀態
- 監測單電池的充電狀態
- 單電池/蓄電池的容量計算
- 蓄電池老化計算
- 監測絕緣電阻
- 電流級別監測
- 發生故障時停用高壓系統
- 平衡控制
- 在 CAN 匯流排上輸入和輸出實際值
- 高壓蓄電池的診斷
- 控制高壓蓄電池的冷卻液泵
舉個例若某個電池格已充電至100% 且充電過程已經結束了。但高壓蓄電池僅充電至92,5 % 。所謂平衡就是通過一個 電阻來讓這個電池格放電，以便能繼續充電，直至所有電池格都達到同樣的充電水準。這樣的話，才能讓高壓蓄電池達到最大容量，如圖9所示。
為此，蓄電池調節控制單元會比較電池格組的電壓。如果電池格組的電池格電壓較高，相應的蓄電池模組控制單元就會接收到平衡資訊。蓄電池調節控制單元會檢查是否需要去進行這種平衡，必要的話就啟動這個平衡過程。這個時候只有子CAN匯流排上的控制單元是啟動的。在充電狀態高於30%時才會執行這個平衡過程。
電池平衡是被動進行的，這就是說：通過電阻把這個能量轉換成熱量。電池平衡由高壓蓄電池控制單元來控制並監控。蓄電池格 平衡僅通過各電池格放電來進行。在車輛停止工作後，一旦電池格容量差達到了約2 % (120 mAh)且高壓蓄電池充電狀態高於30%， 每60分鐘就進行一次電池平衡。
在接通和關閉高壓系統時，高壓蓄電池開關盒會執行絕緣監測，車輛運行中是每30秒檢查一次，在AC/DC 充電時是每30秒檢查一次。具體說就是用當前蓄電池電壓來測量高壓導體和高壓蓄電池殼體之間的絕緣電阻。
會檢測到高壓系統部件和導線上非常小的絕緣電阻。高壓蓄電池充電插座內的AC介面、高壓蓄電池充電器內的AC/DC逆變器就不進行這種檢查了，因為高壓系統充電插座有電流隔離作用。開關盒會把絕緣電阻值發送給蓄電池調節控制單元以便分析。如果識別出的絕緣電阻非常小，那麼該控制單元會通過CAN匯流排把一個資訊發送給資料匯流排診斷介面。
經組合儀錶CAN匯流排來讓組合儀錶內控制單元工作，這樣就可以把資訊顯示在組合儀錶顯示幕上給司機看了。如果出現的是黃色的警告資訊，那麼司機可以開車繼續行駛且可以再次啟動驅動系統。如果這個絕緣電阻值過小了，那麼出現的就是紅色警告資訊，這時可以結束行駛，但無法再次啟動驅動系統了。
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