图说保时捷PPE架构的电池与充电设计

从大众集团拆分出来以后，保时捷正式发布了电动平台架构PPE，之后爆出大众集团的SSP新平台可能要延期的消息。我个人的理解是，随着集团做拆分处理，每个品牌的自由度更大了。

对于奥迪和保时捷来说，这个PPE新架构可针对电动汽车特性优化布置和空间表现，满足不同驱动形式以及不同性能级别的车型需求。而且预计到2025年，超过一半的保时捷新车将为纯电动或插电式混动车型，基于PPE架构的车型将会是纯电动Macan这类走量的打法。一下去切换SSP并不合适，这里有很重要的点，可以结合现在的信息来聊一聊。

图1 保时捷的SSP平台

800V平台如何充电？在上一代的产品中，保时捷用了一个DCDC，而在新的设计中，也开始使用“组合充电”技术，即在实际充电过程开始之前，电池中相应的高压开关（闸门）会自动切换。这有效地将800V电池分成两个电池包，每个电池包的额定电压为400V，可以在一个400V充电桩并联充电。目前这种技术相当于和GM的技术反着来，也就是说这几家企业都想着在充电状态下把电池组灵活组合。

图2 400V和800V充电模式

PART 1：PPE的动力总成技术概览

PPE平台是延续800V架构，在动力总成上采用新一代的电机，配备先进的电池和充电管理系统。保时捷和奥迪共同开发了一个针对高端纯电动车的架构，它的优势是多方面的，例如在布置和空间方面。PPE架构在轴距、轮距和离地间隙方面提供了很大的操作空间，可以实现不同细分领域的多种车型的需求。

动力系统的输出可达450kW，扭矩超过1000Nm，包括后驱、四驱及不同性能级别的多种车型需求。使用发夹式绕组的永磁同步电机，纯电动Macan中，使用新一代的永磁同步电机，水套冷却系统进一步优化，功率密度最大化。进一步全面优化的例子是双V层，即转子中的磁铁排列。在这里由于是800V系统，在后桥上的逆变器中使用碳化硅SiC模组。

图3 PPE的不同配置和选择

在电池系统里面，实际上是有两种配置的。

电池都从软包换成了方壳电芯，电芯的容量只有67AH，每个模块34个电芯。

· 12 模块版本标称204s2p，系统电压737V。

· 10 模块版本标称170s2p，系统电压614V。

在这里最重要的设计变化就是“组合充电”技术，即在实际充电过程开始之前，电池中相应的高压开关（闸门）会自动切换。将800V电池分成两个电池包，每个电池的额定电压为400V，可以在一个400V充电桩并联充电。

图4 PPE的充电设计

这个其实有点像之前奔驰做EQC的系统，把电池包分成两个部分，分别做一个独立的电池配电管理和预充系统。然后再用一组组合的接触器来实现两个电池包的串联和并联的切换——

1）串联：就是用一组继电器把两个电池包的正负极相连。

2）并联：用两组继电器把正极和负极分别并联起来。

而设计的难点在于，原有的一组正负极需要保留。

图5 设计概念思考

这是最开始个别企业系列设计的基本逻辑，现在也开始扩展到各个车企。

图6 新的设计的可能性

PART 2：高压部分的保护

从设计来看，把800V的电池分解成两部分电池，如果考虑不一致，也可以先同步到一致的充电状态，然后再一起充电。从不同的企业来看，使用电气元件的布置方式来组合使用，通过高压接触器取代原来的东西，最主要还是为了提高效率。毕竟从成本来看，分成2部分以后，单个接触器的电流也没太多。目前保时捷已为其集成电源箱申请了专利，除了可以减少所需的电缆和重量外，还降低了成本。这个集成电源箱通过将车载交流充电器、高压加热器、直流/直流转换器这三个部件组合在一起以节省空间。

我是觉得这方面比较可惜，因为国内也有这方面的讨论，说到底还是要做出来才有好的设计。

小结：这个设计挺有意思的，我们可以持续追踪这个方案的落地。

图｜网络及相关截图

作者简介：朱玉龙，资深电动汽车三电系统和汽车电子工程师，著有《汽车电子硬件设计》。