【奥迪的ep系统怎么弄】奥迪A3 e-Tron 2合1电控系统分析

对于汽车圈的朋友们来说，现在最值得关注的是2019年上海车展。今年车展上也推出了奥迪e-Tron。车很帅。图1，热心的朋友们也在车展上带来了全马达的展示图。图2。

图1奥迪e-Tron

图2奥迪e-Tron前置马达

最新款奥迪e-Tron尚未在国内销售。即使发行了，恐怕也真的无法拆除。回到我们的正题。奥迪A3 e-Tron，看起来也很棒。图3奥迪A3 e-Tron，图4奥迪A3 e-Tron前舱，图5奥迪a3e-

图3奥迪A3 e-Tron

图4奥迪A3 e-Tron前舱

图5奥迪A3 e-Tron 2合1电子控制安装位置

图6奥迪A3 e-Tron车辆结构示意图

图7奥迪A3 e-Tron混合系统

不管是车辆结构图还是前车厢，我们都能看到我最感兴趣的奥迪A3 e-Tron 2-1电控系统。老实说，其他都不知道，请不要喷。

奥迪A3 e-Tron 2-1电控系统由著名汽车零部件制造商博士设计和制造，奥迪A3 e-Tron 2-1电控系统由三相交流电机控制器和DCDC设备组成，简单地说，这2-1由电气控制和DCDC组成。电气控制式

参数，在一些汽车上的网站上也能找到，电机类型为永磁同步电机，电机为前置电机，最大功率75KW，最大扭矩330Nm，电池容量8.8KWh，续航里程50Km。整个二合一逆变器重量为10.2kg，

体积为371mm*217mm*194mm容积为10.2L，据一些资料显示成本大概为752美元。

接下来我们就来看一下奥迪A3 e-Tron二合一电控系统，主要分为三大部分：外壳和冷却系统、DCDC和电控三部分。如图7所示奥迪A3 e-Tron二合一逆变器。

图8奥迪A3 e-Tron二合一逆变器

先将整个二合一逆变器剖解开来，看一下它的爆炸图和它的各部分名称，这里就不进行翻译了，如图8和图9所示。

图9二合一逆变器爆炸图

图10爆炸图中各部分名称

外壳和冷却系统

外壳和冷却系统是二合一逆变器重要的组成部分，这一块也是结构设计的难点，要求IP等级为IP67及以上，冷却系统则是为DCDC和电控的IGBT单元进行散热，这一块更是设计的难点，也是经过大量仿真和实验验证才能正真应用在产品上。

奥迪A3 e-Tron外壳和冷却系统包括主壳体总成、高压仓小盖板总成、冷却系统和底盖总成。其中冷却系统、主壳体和底盖均为压铸件，高压仓小盖板为冲压件，其他配件包括冷却水管头，密封圈，以及配套的五金，如螺丝、插头、标签等。

图11外壳和冷却系统

主壳体为A380压铸铝。铸造后的零件经过切边修整、机加工、去毛刺和清洗。主壳体上包括双面冷却板（与主壳体下部用螺丝锁紧），低压线束端子和高压线束仓，高压线束仓用与高压电池和电机连接。

图12外部主壳体

图13电控全貌

高压仓小盖板总成包括一个高压仓盖板、垫圈、开盖保护开关和开盖保护开关支撑支架，开盖保护开关安装在高压仓小盖板内表面。高压仓小盖板是压铸A380铝机加工板，垫圈和开盖保护开关支架是一种双注塑设计，垫圈采用硅基垫片作为材料，开盖保护开关支架采用聚对苯二甲酸丁二烯(PBT)为材料。开盖保护开关用一对螺丝固定在阀盖的内表面。

图14高压仓小盖板总成

图15垫圈和开盖保护开关支撑架

图16开盖保护开关

冷却系统为双面冷却板，A380压铸铝，分为上下两个铸件设计我们称它们为IGBT冷却板和DCDC冷却板，两个铸件制造工艺包括铸件、浇口修边、机加工、去毛刺和清洗。在两个铸件进行初步处理之后，通过摩擦搅拌焊接在一起成为一个密封面的水冷却系统（将图12和图14焊接在一起）。一面作为DCDC的水冷散热系统，另一面是用于控制的IGBT的散热。

图17 IGBT冷却板正面

图18 IGBT冷却板背面

图19 DCDC冷却板

图20水嘴

底盖总成包括底盖、硅胶圈和一对泡沫状垫片。底盖是铝冲压的，在盖的内表面放置一对模切剥离和粘接泡沫泡沫状垫片。盖的密封使用的是硅基密封胶，打在底盖的一圈。底盖用螺丝固定在外壳周围。

图21底盖总成

电控

奥迪A3 e-Tron二合一电控系统电控部分由屏蔽板总成，铜排总成，印刷电路板总成(PCBA，也包括IGBT)、电感器和母线电容总成和线束(布线)。屏蔽板总成包括屏蔽板和塑料组件；铜排组件包括三相输出铜排和高压直流母线铜排；PCBA组件包含所有与印刷电路板与逆变器组件相关联的器件；电感器和母线电容器组包括额外的与逆变器相关的电子元件；线束包括所有内部线束连接逆变器各部件的接线元件。

图22电控全貌

屏蔽板总成由冲压钢盖和塑料模制而成框架组成。冲压钢盖为逆变器主控板提供电磁干扰屏蔽的屏蔽板。塑料框架包裹着三相输出接口和直流母线接口，也用于将开盖保护开关与高压端子隔离。

屏蔽板为冲压镀锌低碳钢，使用八个螺丝在周围进行固定；塑料框架为注塑成型的PBT-GF30；框架为开盖保护线束提供了走线槽，也为三相输出接口和直流母线接口提供了隔离。

图23屏蔽板和塑料框架

铜排总成包括高压直流母线铜排和三相输出铜排，还包括三相接线支撑架、母线支撑架和一个高压熔断器。

图24铜排总成分解图

三相输出铜排总成包括三个不同形状的铜排和接线支撑架用，接线支撑架为注塑成型的PBT-GF30。

图25三相输出铜排总成

图26接线支撑架与固定螺母

图27三相铜排

高压直流母线铜排包括正负两个铜排，两个铜排上各有一个用于螺丝锁紧的铜柱，正负两个直流高压母线铜排使用塑料支撑架进行支撑和绝缘隔离，塑料支撑架的材料为PBT-GF30。

图28高压直流母排

在高压直流母排塑料支撑架上留有一个高压熔断器的位置，通过一个独立的铜排与母线的其中一端进行连接，图29中在高压直流母排与三相铜排中间，熔断器旁边有一个开槽，这跟铜排一端与熔断器一端相连，另一端与高压母线铜排伸出的铜柱相连，通过螺丝固定，其中高压熔断器为500VDC/40A。

图29高压母线铜排顶部

图30熔断器铜排

图31高压熔断器

电控印制电路板总成包括两个PCBA和三个IGBT模块，其中两块PCBA分别是电控控制板和电控驱动板，其中电控控制板通过低压线束分别于电控驱动板和DCDC控制板进行连接。

图32电控印制电路板总成

电控控制板上主要器件为：1片Altera的MAXII系列的CPLD芯片，1片旋变解码芯片，1片英飞凌的TriCore AURIX 32位DSP芯片，1片BOSCH的电源管理芯片，宝马I3上也使用的BOSCH的电源管理芯片，看不到这里的型号，不知道是否为同一颗芯片，1个变压器和2个连接器等，其中PCB位6层板，材质FR4。

图33电控控制板

电控驱动板上主要器件为：1片12位的AD转换芯片，3片双通道的IGBT门极驱动芯片，1个560V可恢复保险丝，2片4通道数字隔离芯片和50PIN连接器等，其中PCB位6层板，材质FR4。

图34电控驱动板

IGBT包括一个BOSCH的600V/300A半桥IGBT，4个针形模块连接器和9个对外接口。

图35 IGBT模块

图36 IGBT模块拆解

电控电感器和母线电容总成包括1个EPCOS的母线电容、1个圆形电感器和3个开口磁环，其中母线电容为定制薄膜电容，三相输出铜排都装有磁环，电容的两个固定脚设计有接地铜片。

图37电感器和母线电容总成

内部有一个电感器，暂时没有找到其安装位置。

图38电感器

母线电容器进行拆解，外壳为注塑模型，材质为PPS+GF+MD，母线电容内部为聚丙烯薄膜。

图39母线电容去外壳后

图40母线电容材质

图41母线电容壳体

图42磁环

DCDC

奥迪A3 e-Tron二合一电控系统DCDC部分由五部分组成：支撑架、母线铜排、印刷电路板总成(PCBA，也包括IGBT)，铁氧体和电感器，以及线束(布线)。内部机壳组件包括的所有额外的结构部件，一旦拆解，可以看到整个内部机壳。母线组件包括提供电气连接的所有冲压金属部件模块内部的设备。PCBA组包含所有印刷电路板与直流到直流转换器相关联的EMC板。铁氧体和电感器组包括附加的与直流到直流转换器相关的电子元件。最后一组线束包括所有内部接线部件连接转换器中的各个部件。下图的左边是高压直流输入，右下角是12V输出。

图43 DCDC全貌

DCDC支撑架是铸铝A380压铸铝制母线支撑支架。工艺为修剪去毛刺和清洗。整个组件铸型一体成型，没有额外的加工明显。该零件由三个螺纹进行紧固连接。

图44 DCDC支撑架

DCDC母排由三个独立的成型铜排组成。图45中，三个中最小的一个只使用通孔连接。另外两个使用通孔和紧固螺母的组合来连接。母排位于低压输出端，其形状是为了适应母排组件附件和穿过铁氧体铁芯。

图45 DCDC母排

图46 DCDC母排安装图

DCDC母排是使用薄铜片冲压形成的形状。图47是较为复杂的冲压图形，展示了使用的三个螺母。

图47 DCDC母排和螺母

DCDC印刷电路板总成由IGBT总成、DCDC主控板和小电容板组成。IGBT组件包括两个独特的IGBT，1个复杂的模制引线框架和1个散热板。DCDC主控板包含所有的控制DCDC转换器的贴片元器件。小电容板包含四个电容，并通过安装孔安装到接触点。

图48 DCDC IGBT总成

图49 DCDC主控板

图50 DCDC小电容板

IGBT总成包括两个独特的IGBT组件，一个复杂的模制引线框架和一个散热板。IGBT总成通过键合线连接到散热器上，然后将引线架固定到合适位置，并通过镶入式冲头压接在在散热器上。IGBT是通过针脚式焊接线连接到引线框架。然后，整个组件使用散热膏和四个螺纹紧固件连接到冷却板上。

两个独立的IGBT，由表面安装装置放置在氧化铝(铝)铜(铜)镀铜基板上，两个IGBT也不一样。

IGBT1组件包括其中1个9.3*5.8mm IGBT晶圆，4个6.5*4.9mm IGBT晶圆，1个4.2*4.1mm二极管，6个贴片电容，一个0.1/1000的高精密电阻和一个镀铜基板。

IGBT2组件包括其中4个7.7*4.7mm IGBT晶圆，4个6.4*4.9mm IGBT晶圆，4个5.3*5.2mm IGBT晶圆，2个6.4*4.3mm二极管，6个贴片电容，一个0.1/1000的高精密电阻和一个镀铜基板。

图51中左侧为IGBT1，右侧为IGBT2。

图51 DCDC IGBT总成

注：IGBT这里有朋友提出，这里应该是MOS管，本人感觉也应该是MOS管，但没有进一步的资料来证明，暂时还是以IGBT称呼，或者称其为功率器件，有更详细资料在进行补充，谢谢大家提宝贵意见，私信内容好像显示有时间限制，今天整理是已经看不到了，不能在文章中注明致谢。

IGBT引线框架是一种复杂的注模构件。共有76个单独的部件在注射PBT塑料之前插入模具。插入件包括铜和镍镀铜母线，49个符合标准的引脚端子和8个螺纹螺母。

图52 DCDC IGBT引线框

主控板上包括如下关键元件：2个Altera MAX II 系列的CPLD ，1个飞思卡尔S12系列的16位MCU，1个NXPS12系列的16位MCU，5个四通道数字隔离器件，50脚的连接器，4层FR4电路板，其他的还包括运放，MOS管，变压器、稳压器、CAN通信、Flash、比较器和一些小的主动和被动贴片元器件。

图53 DCDC主控板正面

图54 DCDC主控板背面

小电容板包含四个电容，电容器为直插40V/10uF和60V/10uF薄膜电容器。小电容板电路板是一种双层FR4，电路板上带有用于最终组装的触点。

图55小电容板

DCDC散热器是压铸铝A380板。铸造后的零件被修剪，喷丸处理，加工和清洗。该零件加工程度最低，唯一的机械功能包括IGBT安装台，四个过线孔和一对零件固定孔。整个板固定在冷却系统的双面冷却板上。

图56 DCDC散热板

DCDC铁氧体和电感器由一对相同的铁氧体磁芯和三个电感器。这两个铁氧体是烧结粉末金属设计。它们都是在高压输入端，中间有母排通过。三个电感器都是预装配的独立的组件。所有三个电感器都使用螺丝紧固件来完成电路电气装配过程。

图57铁氧体和电感器

这两个铁氧体是相同的两件粉末金属设计。顶部和底部铁氧体在安装过程中是相同的，底部铁氧体上有一个塑料注塑件。塑料部分为夹在两部分之间的母线提供绝缘。

图58铁氧体和安装位置

三个电感器都是预先组装的独立组件，都使用螺丝紧固来完成组装过程。第一个电感器被称为环形绕线装置，第二个电感器使用独特的扁平线圈，第三个电感器是一个变压器，利用冲压导线和一股铜线。品牌为EPCOS。

图59电感器

环形电感器安装在注塑底座上，然后连接到一个带有过塑电端子的框架上。框架是一个注塑成型的PBT LG30与四个冲压端子被注塑。

图60第一个电感器拆解

平绕式电感器采用由铜平片构成的单片线圈。一端焊接有一根短铜杆。一对相同的上、下铁氧体磁芯封闭线圈结合在一起。

图61第二个电感器拆解

变压器由三个形成的铜板组合而成，每个铜板之间都有一个绕丝部分。线圈是组装在塑料注塑件与塑料绝缘之间的铜线和铜板。在初始组装完成后，将顶盖注塑到位，然后将引线侧装罐。然后线圈被一对相同的上铁氧体和下铁氧体铁芯束缚在一起。

图62第三个电感器拆解

DCDC线束和其他器件，线束组由带塑料线槽的带状电缆、安装在外壳外部的12V出线端子耳和高压熔断器组成，塑料槽用于内部的带状电缆的通道连接到DCDC。电缆通过散热器中的开口连接到DCDC主控板，最后连接至电控主控板。

图63线束和其他器件

带状电缆槽是一种注塑件。沿着电缆线槽路径用于固定带状电缆。

图64线束和其他器件装配方式

DCDC内有一个500VDC/35A熔断器置于高压输入端，采用的是螺丝固定的方式进行安装。

图65 DCDC熔断器

图66熔断器安装位置