作為歐洲最暢銷的電動汽車 (EV) 之一，大眾 (VW) ID.3 掀背車于 2019 年首次亮相，它為電動汽車行業開啟了一個引人入勝的新篇章，到 2030 年將出現更多車型. “人人共享電動交通的新時代”是大眾的目標，ID.3 是該公司首款全電動汽車。

這一切都是為了在其所有品牌中從內燃機轉向電池驅動的電動汽車，同時加強公司的制造平臺戰略。大眾汽車繼甲殼蟲和高爾夫之后的第三個主要章節是 ID。汽車類。幾年前，大眾汽車集團采用了模塊化平臺方法，使其能夠在公司內跨品牌和模型共享模塊和系統。?

該平臺旨在在各個品牌之間共享盡可能多的組件，同時允許大量定制和與各種發動機類型的兼容性。MBQ模塊化平臺于2012年發布。由于軸距（前后輪之間的距離）和平臺寬度可以改變，它也可以定制以適應不同的車型。橫向、前置發動機和前輪驅動汽車是平臺系統的目標。MEB（模塊化電驅動矩陣）平臺符合電動汽車的設計標準，利用這種制造理念生產完全電動汽車。在 MEB 平臺上開發的首批電動汽車中有一些是面向歐洲市場的 ID.3 和 ID.4 跨界車，它們將在美國和亞洲市場銷售。

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設計的可擴展架構，將成為大眾集團其他品牌的其他電動汽車的基礎。福特還獲得了使用它的許可證。最近宣布的這項交易對于幫助大眾收回其巨額開發支出并使其通過規模經濟保持低價定價至關重要。電動汽車的成本是影響其采用的主要因素。消費者不愿意支付溢價。大眾平臺方法中的共享設計功能提供了顯著的好處，包括購買力和更快的開發，從而降低成本。

System Plus Consulting 首席執行官 Romain Fraux 在接受 EEWeb 采訪時討論了在緊湊且經濟的 ID.3 EV 上實施的關鍵硬件創新。憑借模塊化創作的力量，大眾汽車集團創造了來自不同品牌的多款車型，這些車型擁有相同的基礎。

“從大眾高爾夫到西雅特 Leon，再到奧迪 A3 Sportback 和 ?KODA Octavia 等，MBQ 平臺是它與眾不同的地方，而現在，這種建造理念已被條頓集團轉移到電動汽車的生產中。新的 MEB 平臺，尤其是 ID.3 和 ID.4 版本”，Fraux 說。“這是一個雄心勃勃的目標，它是一項商業挑戰，它利用旨在降低成本和創造始終保持最新產品的技術，”他補充說。

“模塊化平臺的最大好處是它允許某些部件標準化，以便它們可以用于所有可能的模型變體”，Fraux 說。“我們談論的是結構部件、支撐元件，以及構成實際底板的模塊，最重要的是，機械、發動機、變速箱、變速箱和設備。”

MEB 平臺為車身和內部設計提供了靈活性，這些設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，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 結構；并非每個電池都必須包含電池模塊。

Fraux 研究了 ID.3 中的兩個關鍵系統，這是在 MEB 平臺上構建的第一個模型：高級駕駛員輔助系統 (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，”他說。“前向碰撞警告系統[包含在前向輔助系統中]可以幫助監控交通狀況，并可以在聲音和視覺上提醒您與前方行駛的車輛可能發生的追尾碰撞。對于 ADAS，有用于盲點監控、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 [BMS]，”他補充道。

圖 2：分析的主要 ADAS 和電氣化系統。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。ID.3 被認為是 2 級 ADAS，利用相同的供應商，在大多數情況下，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，攝像頭系統沒有任何意外。“我們可以看到卡片的設計略有不同，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中）系統可以幫助監控交通情況，并在聽覺和視覺上提醒駕駛員注意與前方車輛可能發生的追尾碰撞。如果它感知到即將發生碰撞，自動緊急制動（包括在前輔助系統中）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。

行人監控（包括在前方輔助系統中）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、代碼閃存、數據閃存、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，采用兩板設計。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。點擊上圖放大（來源：System Plus Consulting）

與 Golf 8 類似，Hella RS4 具有盲點監控、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

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

ID.3 電氣系統的四個主要部分是博世的 DC/DC 轉換器、Huber Automotive 的電池管理系統 (BMS)、法雷奧-西門子的逆變器和 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”表示電機和變速箱平行于車軸布置，數字代表最大扭矩，可產生310牛·米。這個數字給出了加速度的概念。

圖 5：主要電氣化系統。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（續航里程高達 330 公里）、58 kWh（續航里程高達 420 公里）和最大的 77 kWh 續航里程 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，可實現最佳溫度管理，并安裝在鋁制外殼中，該外殼還具有集成的減震框架，以保持內部組件的完整性。

如圖 6所示，逆變器由法雷奧西門子設計，采用英飛凌的 IGBT 和 MCU 技術以及英特爾的 CPLD。英飛凌的 IGBT 是 FS820R08A6P2B (820 A/750 V)：針對 150 kW 逆變器優化的六組模塊。電源模塊實現了EDT2 IGBT芯片代，這是一種汽車微圖案溝槽場終止單元設計。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，可在惡劣的環境條件下實現可靠的逆變器運行。

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啟動轉換，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，例如鋁電解、薄膜和陶瓷。直流鏈路節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和并聯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。BMS 包括一個或多個電源轉換級和一個基于 MCU 的嵌入式系統，用于處理與電源子系統相關的所有方面。在電動汽車電池充電或放電過程中，必須監控屬于電池組的每個電池的狀態。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（單個電池或整個電池組），確定安全工作區域，即電池組保證最佳技術和能源性能的區域。實際上，BMS 是一個電子系統，用于完全控制所有診斷和安全功能，用于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 行業的影響將是巨大的，因為電動汽車由數十或數百個電池供電。任何管理不善都可能引發巨大的電氣問題。BMS優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