高性能、緊湊、智慧：Audi全新PPE平台的高壓電池

Written by: Bear

Audi在Ingolstadt總部整合新的技能和技術，為全新PPE平台(Premium Platform Electric)組裝新開發的高壓電池。得益於新的電池元件，Audi正在逐步擴大純電動車型的垂直製造範圍，並進一步積累電池模組生產的經驗。

作為Audi Q6 e-tron系列生產的一部分，每天在約30,000平方米的面積上組裝約1,000個高壓電池。共有約300名員工分三班進行電池組裝工作。自動化率上升到90%左右。對於每個高壓電池，製造時間從大約兩個小時下降到只有55分鐘。與Audi迄今為止使用的舊款電池系統相比，PPE的電池僅由12個模組組成，總共有180個棱柱形電池。相比之下：Q8 e-tron的高壓電池則由36個模組和432個電池組成。電池的顯著擴大與800伏特的系統電壓密切相關，以實現續航里程和充電性能之間的最佳平衡。

而PPE電池中鎳與鈷和錳的比例約為8：1：1，鈷的比例降低，鎳的比例增加，這對能量密度尤為重要。另外，PPE電池模組數量的減少具有一系列優勢。該電池可模組化用於高地板和平地板車型，需要更少的安裝空間，更輕，可以更好地集成到車輛的碰撞結構和冷卻系統中。而且能需要更少的電纜和高壓連接器，並且螺栓緊固的數量已大大減少。

此外，模組之間的電氣連接更短，從而大大降低了損耗和重量。集成在電池外殼中的冷卻板可確保均勻的熱傳遞，從而實現近乎最佳的電力調節。由熱成型鋼製成的保護性側裙沒有固定在電池上，而是非常牢固地固定在車身上。由纖維複合材料製成的車身底部覆層也是全新的設計。這種結構進一步減輕了重量，並改善了電池與環境之間的隔熱性。這使得PPE的電池可以更有效地加熱或冷卻。

電池容量100 kWh，充電功率高達270 kW

PPE的高壓電池是從頭開始開發的，其結構得到了簡化。它配備了12個模組和180個電池，總存儲容量為100 kWh(淨容量94.9 kWh)。每個模組串聯15個電化學電池。100 kWh電池的最大充電功率為270 kW。容量為83 kWh的車型也可配置於Audi Q6 e-tron系列。後者由10個模組和150個單元組成。得益於優化的電池化學成分和高性能熱管理，100 kWh電池可以在21分鐘內在合適的快速充電站完成10%到80%的充電，只需10分鐘充電續行距離即可累積達255公里。

BMC電池管理控制器(Battery management controller)是專為PPE開發的中央控制單元，負責快速和省電充電所需的電流控制。BMC完全集成在高壓電池中。作為永久監控的一部分，12個電池模組控制器(CMS)將當前模組溫度或電池電壓等數據發送到BMC，BMC再將其資訊(例如：有關SoC充電變化狀態的資訊)發送到HCP 4高性能電腦(新E³ 1.2電子架構)。反過來，這台計算機將數據發送到新的預測性熱管理，該管理根據需要調節冷卻或加熱迴圈，以實現最佳電池性能。

如果充電站為400伏特，則首次也可以進行充電。其800伏電池在相等電壓下自動將電池分成兩節，然後可以並聯充電，功率高達135 kW。電池的兩半首先會先一起達到相同的充電水準，然後一起完成充電。

高效的熱管理，可縮短充電時間、延長續航里程和延長使用壽命

智慧熱管理為PPE中高壓電池的高充電性能和長使用壽命做出了重要貢獻。最重要的組成部分是預測性熱管理，它使用來自導航、路線、出發計時器和客戶使用行為的數據來提前計算製冷或製熱需求，並在正確的時間高效地提供。如果客戶開車前往計劃路線中包含的HPC充電站，預測性熱管理會準備在直流充電過程開始前對電池進行冷卻或加熱，以便其更快地充電，從而縮短充電時間。

如果前方有陡峭的坡度，熱管理會透過適當的冷卻來調節高壓電池的溫度，以防止更高的熱應力。如果客戶沒有提供任何可以得出預測數據的資訊，則標準演算法將調節高壓電池的熱管理。該演算法還收集大量資訊並對駕駛情況做出反應。

例如：如果駕駛員在駕駛模式選單中選擇了效率模式(Efficiency)，則稍後會啟動電池的調節，並且可以根據駕駛行為增加實際續航里程。在動態模式(Dynamic)下，目標是最佳性能。但是，如果當前的交通狀況不允許執行動態駕駛模式，熱管理將對此做出反應，並最大限度地減少電池的能源使用。

後調節和連續調節也是PPE熱管理的新功能

這些功能在汽車的整個使用壽命內監控電池溫度，因此即使車輛不移動，電池也能保持在最佳溫度範圍內，例如：在室外溫度炎熱的情況下。該措施還有助於延長電池的使用壽命。

由於電池內部的溫度均勻性，可以提高性能。這就是為什麼根據U-flow原理將冷卻液引導到模組下方的原因。電池冷卻板也是電池的結構部件，它允許在電池外殼的高壓空間中消除額外的地板面板，並使用導熱膏優化與模組的熱連接。

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