ID.3 EV 標志著大眾汽車成為大眾可負擔的全電動 ID 系列中的第一款車型的里程碑。

大眾 (VW) ID.3 掀背車于 2019 年推出，被認為是歐洲最暢銷的電動汽車 (EV) 之一，并在 EV 市場開啟了一個有趣的篇章，將會看到更多車型的推出到 2030 年推出的車型。ID.3 是大眾在“ID”中推出的首款全電動汽車。家庭，代表著“人人共享電動汽車的新時代”。

ID.3 突顯了這家德國公司在其品牌中從內(nèi)燃機轉(zhuǎn)向電池電動汽車的轉(zhuǎn)變，同時加強了其制造平臺戰(zhàn)略。身份證。類車輛是大眾汽車繼非常成功和標志性的甲殼蟲和高爾夫之后的第三個主要篇章。當然，發(fā)展的基礎(chǔ)是需要遵守全球排放法規(guī)。

幾年前，大眾汽車集團轉(zhuǎn)向模塊化平臺戰(zhàn)略，使公司能夠跨品牌和車型共享模塊和系統(tǒng)。最新的產(chǎn)品之一是 2012 年推出的 MBQ 靈活模塊化平臺，旨在在各個品牌之間共享盡可能多的組件，同時仍為定制和與各種發(fā)動機類型的兼容性留出充足的空間。由于可以改變軸距（前后輪之間的距離）和平臺寬度，它還可以適應不同車型的尺寸。該平臺系統(tǒng)針對橫向、前置發(fā)動機和前輪驅(qū)動車輛。

這種制造理念已經(jīng)轉(zhuǎn)移到使用新的 MEB（模塊化電驅(qū)動矩陣）平臺生產(chǎn)全電動汽車，符合電動汽車的設(shè)計要求。一些基于 MEB 平臺的首批電動汽車包括面向歐洲市場的 ID.3 和將在美國和亞洲銷售的 ID.4 跨界車。

圖 1：大眾汽車的 MEB 和 MBQ 平臺。點擊上圖放大（來源：System Plus Consulting）

MEB 平臺是專為電動汽車創(chuàng)建的可擴展架構(gòu)，將支持其他大眾集團品牌的所有電動汽車車型。它也已獲得福特使用許可。這項最近確認的協(xié)議對于幫助大眾收回其巨大的開發(fā)成本至關(guān)重要，并將使其通過規(guī)模經(jīng)濟保持低價。

影響電動汽車采用的關(guān)鍵因素之一是成本。消費者不想支付額外的價格。大眾平臺戰(zhàn)略中的共享設(shè)計元素提供了關(guān)鍵優(yōu)勢，包括購買力和更快的開發(fā)，從而降低了成本，同時提供了一套豐富的技術(shù)解決方案，所有這些都是推動電動汽車采用所需的。

在接受《電力電子新聞》采訪時，System Plus Consulting首席執(zhí)行官羅曼·弗勞克斯（Romain Fraux）討論了緊湊經(jīng)濟的ID.3電動汽車上實現(xiàn)的關(guān)鍵硬件創(chuàng)新。基于模塊化創(chuàng)新的優(yōu)勢，大眾汽車集團已經(jīng)從共享同一基礎(chǔ)的不同品牌創(chuàng)建了多個模型。

Fraux表示：“從大眾高爾夫（Volkswagen Golf）到SEAT Leon，再到奧迪A3 Sportback和?KODA Octavia等，MBQ平臺是其與眾不同的地方，現(xiàn)在，這一建設(shè)理念已經(jīng)轉(zhuǎn)移到條頓集團使用新MEB平臺生產(chǎn)電動汽車，尤其是ID.3和ID.4版本的電動汽車。”。“這是一個雄心勃勃的目標，它是一個商業(yè)挑戰(zhàn)，利用一種旨在降低成本和創(chuàng)造始終是最新的產(chǎn)品的技術(shù)，”他補充說。

Fraux說：“模塊化平臺的最大好處是允許對某些部件進行標準化，以便它們可以用于所有可能的型號變體。”。“我們討論的是結(jié)構(gòu)部件、支撐元件，以及構(gòu)成實際地板的模塊，尤其是機械、發(fā)動機、變速箱、變速箱和設(shè)備。”

MEB 平臺為車身和內(nèi)部設(shè)計提供了靈活性，這些設(shè)計對車輛的類別和風格特征（例如軸距）具有決定性意義。它還提供了一個可擴展的電池系統(tǒng)，為電池布局提供了各種可能性。電池組可以有 5 × 2-cell 或 6 × 2-cell 結(jié)構(gòu)；并非每個電池都必須包含電池模塊。

Fraux 研究了 ID.3 中的兩個關(guān)鍵系統(tǒng)，這是在 MEB 平臺上構(gòu)建的第一個模型：高級駕駛員輔助系統(tǒng) (ADAS) 和電氣化，如圖 2所示。

“對于 ADAS，我們使用法雷奧的上一代攝像頭和大陸集團的中短程雷達分析了前部輔助系統(tǒng)，”他說。“前向碰撞警告系統(tǒng)[包含在前向輔助系統(tǒng)中]可以幫助監(jiān)控交通狀況，并可以在聲音和視覺上提醒您與前方行駛的車輛可能發(fā)生的追尾碰撞。對于 ADAS，有用于盲點監(jiān)控、車道變換輔助和后方交叉路口警報的 Hella RS4。”

“對于電氣化，我們分析了逆變器、車載充電器和電池管理系統(tǒng) [BMS]，”他補充道。

圖 2：分析的主要 ADAS 和電氣化系統(tǒng)。點擊上圖放大（來源：System Plus Consulting）

ADAS 解決方案

ID.3 配備了廣泛的駕駛員輔助系統(tǒng)。ID.3 被認為是 2 級 ADAS，利用相同的供應商，在大多數(shù)情況下，使用與 Golf 8 相同的組件，之前由 System Plus Consulting評估，建立在 MBQ 平臺上。

Fraux 說，攝像頭系統(tǒng)沒有任何意外。“我們可以看到卡片的設(shè)計略有不同，但組件的選擇是相似的。”

前方碰撞警告（包括在前方輔助系統(tǒng)中）系統(tǒng)可以幫助監(jiān)控交通情況，并在聽覺和視覺上提醒駕駛員注意與前方行駛的車輛可能發(fā)生的追尾碰撞。如果它感知到即將發(fā)生碰撞，自動緊急制動（包括在前輔助系統(tǒng)中）可以通過增加制動壓力來支持駕駛員，或者，如果駕駛員根本沒有反應，它可以自動施加制動。

行人監(jiān)控（包括在前方輔助系統(tǒng)中）功能可以警告行人在車輛前方橫穿，并且在某些情況下，如果駕駛員沒有響應警告，可以自動制動以幫助減輕與行人發(fā)生碰撞的后果

使用與 Golf 8 相同的攝像頭，前置攝像頭輔助系統(tǒng)包括 Valeo 最新一代前置攝像頭板和 Intel/Mobileye EyeQ4M、Omnivision 的 OV10642 CIS 1.3 兆像素 (MP) 傳感器和 Renesas 的 RH850/P1H-C 系列 32 位微控制器 (MCU) ）。

1.3-MP 傳感器支持 1280 × 1080 像素的有源陣列和高達每秒 60 幀的 RAW 圖像輸出。RH850/P1H-C 系列具有 32 位雙核 CPU、安全技術(shù)、代碼閃存、數(shù)據(jù)閃存、RAM 模塊、DMA 控制器、許多用于汽車應用的通信接口、A/D 轉(zhuǎn)換器、定時器單元、等等

圖 3：法雷奧的前置攝像頭板。點擊上圖放大（來源：System Plus Consulting）

前置雷達采用大陸第五代 77-GHz 技術(shù)，采用兩板設(shè)計。它由 NXP 在 WLCSP 中的單芯片 MMIC 3Tx4Rx 和 32 位 MCU 組成。一塊板用于計算控制，另一塊板用于傳感。

圖 4：大陸集團的前置輔助雷達系統(tǒng)。點擊上圖放大（來源：System Plus Consulting）

與 Golf 8 類似，Hella RS4 具有盲點監(jiān)控、變道輔助和后方交叉路口警報。該板由英飛凌的 TC26x Tricore MCU 和意法半導體的 STRADA431 MMIC 組成。STRADA431 是一款用于汽車雷達的單芯片收發(fā)器，能夠覆蓋 24 至 24.25 GHz 的頻段，以符合 ISM 頻段應用。

電氣化系統(tǒng)

電動汽車的動力總成系統(tǒng)涉及多種解決方案，從車載充電器到電池及其管理系統(tǒng)。今天的電池驅(qū)動了整體成本，這主要取決于每個電池的成本及其機械保護外殼。

ID.3 電氣系統(tǒng)的四個主要部分是博世的 DC/DC 轉(zhuǎn)換器、Huber Automotive 的電池管理系統(tǒng) (BMS)、Valeo-Siemens 的逆變器和 Kostal 的車載充電器（圖 5） . ID.3 配備了一個安裝在后橋前面的電機和一個單速變速器，并使用 APP 310 無刷永磁電機。縮寫“APP”表示電機和變速器平行于車橋布置，數(shù)字代表最大扭矩，可產(chǎn)生310牛·米。這個數(shù)字給出了加速度的概念。

圖 5：主要電氣化系統(tǒng)。點擊上圖放大（來源：System Plus Consulting）

ID.3 的核心是電池。三種電池尺寸可供選擇：45 kWh（續(xù)航里程高達 330 公里）、58 kWh（續(xù)航里程高達 420 公里）和最大的 77 kWh 續(xù)航里程 550 公里。后者有12個模塊，每個模塊由24個鋰離子電池組成。它的工作電壓為 408 V，也可以使用高達 125 kW 的直流電進行充電。

電池具有專用的液體冷卻系統(tǒng)，可實現(xiàn)最佳溫度管理，并安裝在鋁制外殼中，該外殼還具有集成的減震框架，以保持內(nèi)部組件的完整性。

如圖 6所示，逆變器由法雷奧西門子設(shè)計，采用英飛凌的 IGBT 和 MCU 技術(shù)以及英特爾的 CPLD。英飛凌的 IGBT 是 FS820R08A6P2B (820 A/750 V)：針對 150 kW 逆變器優(yōu)化的六組模塊。電源模塊實現(xiàn)了EDT2 IGBT芯片代，這是一種汽車微圖案溝槽場終止單元設(shè)計。該芯片組具有基準電流密度、短路耐用性和更高的阻斷電壓，可在惡劣的環(huán)境條件下實現(xiàn)可靠的逆變器運行。

圖 6：逆變器拆卸。點擊上圖放大（來源：System Plus Consulting）

逆變器由三個階段組成。第一個是輸入級，從電池組輸出直流電壓，由多個電容器和 EMI 濾波器組成。第二階段是使用直流母線電容器的 DC/DC 轉(zhuǎn)換，它過濾和平滑直流母線中的直流電壓。最后一級通過高頻開關(guān)啟動轉(zhuǎn)換，并將逆變電源提供給負載（電動機）。

直流鏈路必須平衡由 IGBT 級產(chǎn)生的“紋波”導致的波動瞬時功率。解決方案可以使用不同的電容器技術(shù)，例如鋁電解、薄膜和陶瓷。直流鏈路節(jié)點處的紋波會影響性能，因為每個電容器都有一定的阻抗（和自感）。正如 Fraux 指出的那樣，這種逆變器的成本約為 335 美元，主要是由于電子元件。英飛凌的 IGBT 和 MCU 占逆變器總成本的近 30%。（圖 7）。

圖 7：逆變器框圖。點擊上圖放大（來源：System Plus Consulting）

車載充電器由中國科世達制造，尺寸為480×313×102毫米，重量為10.48公斤（圖8）。硬件選擇主要針對瑞薩的 MCU 和英飛凌的 IGBT/MOSFET，如圖 9中的框圖所示。

圖 8：車載充電器拆卸。點擊上圖放大（來源：System Plus Consulting）

圖 9：車載充電器框圖。點擊上圖放大（來源：System Plus Consulting）

安裝在電動汽車上的電池組由多個串聯(lián)和并聯(lián)連接的電池模塊組成。電池模塊管理所需的電子電路是電池管理系統(tǒng)。BMS 包括一個或多個電源轉(zhuǎn)換級和一個基于 MCU 的嵌入式系統(tǒng)，用于處理與電源子系統(tǒng)相關(guān)的所有方面。在電動汽車電池充電或放電過程中，必須監(jiān)控屬于電池組的每個電池的狀態(tài)。ID.3 的 BMS 由四個從機和一個主機組成，采用 STMicroelectronics 和 NXP 的解決方案，如圖 9所示。

圖 10：NXP 是 BMS 的主要供應商。點擊上圖放大（來源：System Plus Consulting）

BMS 管理整個鋰電池陣列（單節(jié)電池或整個電池組），確定安全工作區(qū)域，即電池組保證最佳技術(shù)和能源性能的區(qū)域。實際上，BMS 是一個電子系統(tǒng)，用于完全控制所有診斷和安全功能，以管理車輛上的高壓和平衡電荷。

隨著電動汽車的日益普及，對 BMS 行業(yè)的影響將是巨大的，因為電動汽車由數(shù)十或數(shù)百個電池供電。任何管理不善都可能引發(fā)巨大的電氣問題。BMS優(yōu)化了電動汽車的性能并確保了電池組的安全。

審核編輯 黃昊宇