奥迪800V ADAS系统架构技术分析
在主机厂的新车型发布会上，经常我们能听到“新车型是基于最新的xxx纯电平台打造，具有xxx优点…”的宣传。通常一个品牌为了通用性，只会打造一个纯电平台，然后衍生出不同的车型。
但是奥迪不同，现阶段光纯电平台就有4个，分别是高性能跑车的j1平台，也就是保时捷的taycan的平台；油改电的mlbevo平台；与大众共用的meb平台，即id系列的换壳，如奥迪的纯电q4就是大众id.4的换壳；最后是比较先进的ppe平台，与保时捷共同开发，首款车型是q6，而后是a6 avant e-tron。
e-tron gt是基于j1平台打造的，并且是第一款搭载800v高压系统的车型，充电5分钟续航100km。下面主要从高压系统、网络架构、adas几方面来梳理。
01. 高压系统
所谓的高压系统，就是电压在250v以上的设备。对于e-tron gt而言，其高压系统如图2所示，包括高压电池、高压booster、充电机等。
图2 高压系统总览
图3 高压电池总览
高压系统中，动力电池肯定是大头，其爆炸图如图3所示，顺理成章，我们先来揭开它的技术细节，动力电池的基本参数：
1.模组数量为33个;
2.电芯为162s2p;
3.最大充电功率为270kw；
4.电池包重量约为650kg；
5.额定电压为726v；
电池模组的连接方式，如图4所示，由于e-tron gt电池分有两层，左边为底层的电池连接，右边18、19、20为上层电池的连接。
图5 电池模组的连接方式
每个电池模组内部都集成一个模组控制单元，其作用是测量6个电芯的电压、温度，以及最大100ma的被动均衡，这意味着能量是通过电阻发热的形式消耗。被动均衡的启动条件是，当电池管理系统监控到电芯的电压偏差达到20%，并且电池包的电池容量超过30%。
模组控制器安装在模组横向靠纵梁的位置，如图6所示。
图6 模组之间连接，以及控制器的安装位置
每个模组内部由12个电芯组成，连接方式为6串2并，每个电芯的额定电压为3.65v，容量为66ah，那模组的对外电压为21.9v，如图7所示。
图7 模组内部
高压booster
高压booster是车辆内部电压的转换模块，也是能量分配模块，如图8所示。
图8 高压booster
它具有三条电压转换链路：
1.将400v转为800v的链路，主要是用于当外部充电桩为400v时，需要将其转换为800v作为动力电池的输入电压。
其升压原理是一个电荷泵，将电容器串联起来，示意图如图9所示。
图9 400v升800v示意图
2.将800v转为400v的链路，因为除了动力电池之外，其他高压部件均为400v，包括空调压缩机、电驱动力总成等。
3.将800v转为12v，给低压蓄电池充电以及电压用电器供电，这不仅是在车辆使用过程中起作用，当车辆停在停车场很长时间时，通常会出现电压蓄电池亏电，给车主带来麻烦，e-tron gt上做了个人性化的处理，当系统检测到蓄电池电压过低时，并且动力电池电压大于10%，高压booster会自动启动给低压蓄电池充电，并且蓄电池馈电尴尬的场景。
总体来说，整个高压系统的技术比较中规中矩，在800v高压部件中，也仅有充电链路是支持的，其他高压部件还是沿用400v，不像现代的ioniq 5的高压系统(如图10所示)，基本是一步到位，全部800v。
这一点可能也可以看出，德国造车比较稳健、保守，新技术是一步一步上的，但是在当前车型也是快速迭代的背景下，这种节凑可能已经不适应了，这一点从大众的id系列也可以看的出，一打开车门，看到座舱，总感觉回到了诺基亚时代。
图10 现代的ioniq 5的高压系统
02. 低压12v蓄电池
e-torn gt除了是奥迪第一款使用800v充电系统之外，也是第一款低压蓄电池采用锂电池(磷酸铁锂电池)的车型，与传统的铅酸蓄电池相比，其具有：
1.重量减少，与同等容量的铅酸蓄电池相比，重量减少约50%；
2.使用寿命延长2.5倍，循环稳定性高7倍；
3.显著提高电压稳定性；
4.体积相比铅酸电池减少约20%；
蓄电池内部共集成8个电芯，以4串2的方式连接，每个电芯的额定电压为3.3v， 那蓄电池的额定电压为13.2v。电池的控制单元被安装在电池外壳顶部，并且控制线路与供电线路是分开的，而特斯拉的则是将控制板集成到内部，并且控制线路与供电线路集成到一个接插件中，相比而言，特斯拉的集成度更高。
图11 特斯拉的12v蓄电池
图13 e-torn gt的12v蓄电池
12v蓄电池在不同电压水平时的运行策略：
1.当电压大于15.5v，并且持续120s，电池将不允许充电，直到电压降到15.5v以下；
2.当电压小于10v，不在对外供电，当充电链路打开后，才会重新进行低压供电；
3.当电池电压小于8v，认为电池已经损坏，需要更换；
12v蓄电池的充电链路是：动力电池的800v经高压booster，转换为12v，为12v蓄电池充电，如14所示。
图14 12v蓄电池的充电链路
除此之外，上文也提到了，在车辆静置时，当低压蓄电池的容量低于一定值时，动力电池会自动激活为12v蓄电池充电的策略。
其具体的逻辑是当12v蓄电池的容量小于8ah，并且动力电池的soc大于10%，充电链路被激活，当12v蓄电池的电量达到20ah，或者充了30分钟，充电链路会断开。在长时间静置的过程中，这个链路最多被激活8次。
03. 网络架构
网络架构是一个车辆的电气骨架，用于车载控制器控制流的交互。e-torn gt的网络架构主要由几个局域网络构成，包括舒适can网络、舒适can2网络、扩展can网络等。
舒适can网络
该网络主要是用于车门、后备箱、防盗、座椅等的控制，局域网的架构如图14所示，该网络以500kbp的can总线为主。
其中j136是座椅控制单元，与转向柱联动；j223是电动扰流板控制单元；j386是车门控制单元；j926是后座车门控制单元；j387是前排乘客车门控制单元；j393是舒适控制单元；g578是防盗传感器；h12是警报器喇叭；j938是后尾箱电机控制单元；j521是前排乘客控制单元，j533是数据总线诊断单元，j453是方向盘控制单元。j605是后尾箱控制单元。
图15 舒适can网络
舒适can2网络
舒适can2 网络主要是车辆附件的控制，包括后视镜、大灯、雨刮、座椅通风等，以lin总线为主，如图16所示。
其中j519为板载供电控制单元；ex5为后视镜；g397为雨水和灯光传感器；j866为电动可调转向柱的控制单元；mx1/mx2分别为前左右大灯；j979为制热和空调控制器等。
图16 舒适can2网络
扩展can网络
扩展can网络主要连接胎压检测控制j502、变道辅助控制单元j769/770、倒车摄像系统控制单元j772、夜视系统的控制单元j853、引擎声浪模拟控制单元j1167/j1177。
图17 扩展can网络
flexray网络
flexray网络主要用于底盘线控，主要还是因为flexray总线的安全性以及可靠性，而在国内，目前底盘线控主要还是基于can来做的。话不多说，直接上拓扑图，如图18所示。
其中j104是车身稳定装置，是adas线控制动的一部分。j234是气囊控制单元，j500是eps电动助力转向。j527是转向柱控制单元，j539是博世的ibooster。j1121是adas控制单元，1-12是超声波传感器。j1019是后轮转向控制。j1234是前轴电驱动，j1235是后轴电驱动。j428为自适应巡航ecu，与主雷达相连，j1088为前左雷达，j1089为前右雷达。j769为变道辅助单元，j770为左后雷达。
图18 flexray网络
诊断can/以太网网络
该网络主要连接obd口，用于通过诊断读取内部数据，包括故障码、配置参数等，另外也可以刷新内部控制器的软件，由于有些控制器软件很大，所以现在大部分车都引入了基于以太网的诊断链路。
该网络中j533为网关，j794为infotainment单元，j949为e-call。下图中j898为ar hud。
图19 诊断can/eth网络
总体来说，整个网络架构并没有什么新颖的地方，也没有去继承大哥id系列的中央域控架构，中规中矩。
04. adas系统
从功能性来看，e-torn上的adas系统为普通的l2级驾驶辅助系统，与2017版的a6/a7/a8/q7/q8上的完全一致，包括自适应巡航、泊车辅助、城市辅助等功能，也没啥可梳理的，直接上一张整体的架构图供大家参考吧，如图20所示。
其中g203-g206、g252-g255、g568-g717是12个超声波传感器；j1121连接为adas控制单元，r243-r246是360全景4个摄像头，j685为中控显示屏，j104为esc，j794为infotainment单元。
图20 adas系统架构图
05. 总结
总体而言，在当前新技术层出不穷的背景下，从技术层面来说，像e-tron这种性能车，技术都中规中矩，并没有亮眼的地方，不像国产品牌，在新技术的应用上都很激进。虽然是老品牌，在新时代，不能吃老本了。
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01. 高压系统
所谓的高压系统，就是电压在250v以上的设备。对于e-tron gt而言，其高压系统如图2所示，包括高压电池、高压booster、充电机等。
图2 高压系统总览
图3 高压电池总览
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图5 电池模组的连接方式
每个电池模组内部都集成一个模组控制单元，其作用是测量6个电芯的电压、温度，以及最大100ma的被动均衡，这意味着能量是通过电阻发热的形式消耗。被动均衡的启动条件是，当电池管理系统监控到电芯的电压偏差达到20%，并且电池包的电池容量超过30%。
模组控制器安装在模组横向靠纵梁的位置，如图6所示。
图6 模组之间连接，以及控制器的安装位置
每个模组内部由12个电芯组成，连接方式为6串2并，每个电芯的额定电压为3.65v，容量为66ah，那模组的对外电压为21.9v，如图7所示。
图7 模组内部
高压booster
高压booster是车辆内部电压的转换模块，也是能量分配模块，如图8所示。
图8 高压booster
它具有三条电压转换链路：
1.将400v转为800v的链路，主要是用于当外部充电桩为400v时，需要将其转换为800v作为动力电池的输入电压。
其升压原理是一个电荷泵，将电容器串联起来，示意图如图9所示。
图9 400v升800v示意图
2.将800v转为400v的链路，因为除了动力电池之外，其他高压部件均为400v，包括空调压缩机、电驱动力总成等。
3.将800v转为12v，给低压蓄电池充电以及电压用电器供电，这不仅是在车辆使用过程中起作用，当车辆停在停车场很长时间时，通常会出现电压蓄电池亏电，给车主带来麻烦，e-tron gt上做了个人性化的处理，当系统检测到蓄电池电压过低时，并且动力电池电压大于10%，高压booster会自动启动给低压蓄电池充电，并且蓄电池馈电尴尬的场景。
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这一点可能也可以看出，德国造车比较稳健、保守，新技术是一步一步上的，但是在当前车型也是快速迭代的背景下，这种节凑可能已经不适应了，这一点从大众的id系列也可以看的出，一打开车门，看到座舱，总感觉回到了诺基亚时代。
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02. 低压12v蓄电池
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图11 特斯拉的12v蓄电池
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1.当电压大于15.5v，并且持续120s，电池将不允许充电，直到电压降到15.5v以下；
2.当电压小于10v，不在对外供电，当充电链路打开后，才会重新进行低压供电；
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图14 12v蓄电池的充电链路
除此之外，上文也提到了，在车辆静置时，当低压蓄电池的容量低于一定值时，动力电池会自动激活为12v蓄电池充电的策略。
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03. 网络架构
网络架构是一个车辆的电气骨架，用于车载控制器控制流的交互。e-torn gt的网络架构主要由几个局域网络构成，包括舒适can网络、舒适can2网络、扩展can网络等。
舒适can网络
该网络主要是用于车门、后备箱、防盗、座椅等的控制，局域网的架构如图14所示，该网络以500kbp的can总线为主。
其中j136是座椅控制单元，与转向柱联动；j223是电动扰流板控制单元；j386是车门控制单元；j926是后座车门控制单元；j387是前排乘客车门控制单元；j393是舒适控制单元；g578是防盗传感器；h12是警报器喇叭；j938是后尾箱电机控制单元；j521是前排乘客控制单元，j533是数据总线诊断单元，j453是方向盘控制单元。j605是后尾箱控制单元。
图15 舒适can网络
舒适can2网络
舒适can2 网络主要是车辆附件的控制，包括后视镜、大灯、雨刮、座椅通风等，以lin总线为主，如图16所示。
其中j519为板载供电控制单元；ex5为后视镜；g397为雨水和灯光传感器；j866为电动可调转向柱的控制单元；mx1/mx2分别为前左右大灯；j979为制热和空调控制器等。
图16 舒适can2网络
扩展can网络
扩展can网络主要连接胎压检测控制j502、变道辅助控制单元j769/770、倒车摄像系统控制单元j772、夜视系统的控制单元j853、引擎声浪模拟控制单元j1167/j1177。
图17 扩展can网络
flexray网络
flexray网络主要用于底盘线控，主要还是因为flexray总线的安全性以及可靠性，而在国内，目前底盘线控主要还是基于can来做的。话不多说，直接上拓扑图，如图18所示。
其中j104是车身稳定装置，是adas线控制动的一部分。j234是气囊控制单元，j500是eps电动助力转向。j527是转向柱控制单元，j539是博世的ibooster。j1121是adas控制单元，1-12是超声波传感器。j1019是后轮转向控制。j1234是前轴电驱动，j1235是后轴电驱动。j428为自适应巡航ecu，与主雷达相连，j1088为前左雷达，j1089为前右雷达。j769为变道辅助单元，j770为左后雷达。
图18 flexray网络
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其中g203-g206、g252-g255、g568-g717是12个超声波传感器；j1121连接为adas控制单元，r243-r246是360全景4个摄像头，j685为中控显示屏，j104为esc，j794为infotainment单元。
图20 adas系统架构图
05. 总结
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