详细揭秘大众ID.4的高压系统

关于大众ID.4，之前梳理了一些文章，包括ID.4的电子电气架构、刹车系统等，感兴趣的可以戳下面的回送门查看：

大众ID.4的刹车系统

大众ID.4的电子电气架构解析

除了以上这些，高压系统作为车辆关键单元，关系到续航、加速等关键动力性指标。下面就来一起看看高压系统，首先来看一下整体图，如图1所示，包含高压电池包、电驱单元、高压电池充电单元、PTC、空调压缩机、DC/DC等。

图1 ID.4的高压系统

这些高压单元之间的电气连接方式如图2所示，由于EMC滤波器的使用，电气连接没有采用屏蔽电缆。另外之间的连接没有采用配电板，它们被高压线束中的接线点所取代。车辆后部的接线接点将AX4高压电池充电器1与AX2高压电池1以及车辆前方的高压元件连接起来。车辆前部的接线接头处将Z132加热元件(PTC) 3、VX81空调压缩机、A19电压转换器和ZX17高压加热器(PTC)连接到车辆后部的部件。高压连接中的小连接器在生产过程中就被粘住，无法分离，保证高压的稳定连接，不过这也增加了后续的维修成本，如图3所示。

图2 高压单元之间的电气连接

图3 高压连接

高压系统中各控制单元的网络架构，如图4所示。其挂靠在J533中央计算单元上，也就是ICAS1。总线通信速率主要采用2Mbit/s的CAN FD，除了在一些简单的执行器上采用500kbit/s的CAN总线，比如引擎声浪模拟模块R257。另外动力和空调分开为两路不同的CAN总线，分别为CAN EV和Powertrain CAN-bus。

图4 高压系统的网络拓扑

图4中各个模块的含义如下：

A19：电压转换器                    J623：引擎/电机控制模块；

J840：电池均衡控制模块；      J841：电驱控制模块；

J842：空调压缩机控制模块；   J848:PTC控制模块；

J979：暖风空调控制模块；      J1050：高压电池充电控制模块；

J1208：电池模组控制模块；    R257；引擎声浪执行器；

V711：散热器百叶调节电机；  Z132：PTC

电驱系统

下面来依次看看各个单元。首先来看看电驱系统的性能参数：

1、电压范围：150V~475V；

2、最大电流：450A；

3、最大输出功率：150kW；

4、最大输出扭矩：310Nm；

5、最大转速：16000rpm；

6、减速比：12.976:1；

电驱控制单元的爆炸图如图5所示.

图5 电驱控制单元爆炸图(1、电驱控制板；2、EMC滤波器；3、IGBT；4、C25直流电容；5、与电机的相连的高压接线；6、冷却液接口；)

电机温度传感器和位置传感器安装的位置如图6所示。电机温度传感器是一个负热系数（NTC）传感器，安装在两个定子螺线管之间，以提高信号检测精度，电机过热输出的温度阈值在160℃左右，此时开始降级输出。

图6 位置和温度传感器的安装位置

电机绕组采用发夹式，如图7所示，相比于绕线式，其具有自动化大批量生产、定子散热更好、转子损失更低等优点。

图7 电机爆炸图

高压电池包

ID.4有两个电池版本，分别是62kWh、82kWh，如下图所示。62kWh版本有9个模组，充电功率分别是交流7.2kW，直流50kW，82kWh版本有12个模组，交流11kW，直流125kW。

图8 电池包总体图

下面主要梳理82kWh的版本，62kWh的版本与之类似。82kWh版本电池包中主要器件的布置如图9所示，J1208-J1210为模组控制单元，J840为BMS，SX7为高压电池负极继电器控制，SX8为高压模组正极控制。

图9 82kWh 电池包主要器件布置

电池包对外的接口布置如图10所示，泄压阀、低压接插件、与驱动系统的高压接插件、HVIL接口、充电接口都整整齐齐的放在一起。

图10 电池包对外接口

电池包内部的电池模组的连接方式为8S3P的方式，62kWh的采用12S2P的方式。两者的具体技术性能参数，以及模组内部的Cell排布方式如图11所示。

图11 电池模组参数与Cell排布

高压接插件的内部结构如下图12所示，SX7和SX8中的预充电容由A19负责预充，这就消除了对预充继电器和预充电阻的需要。另外电池包采用的保险丝为烟火保险丝，图中S415，在发生故障时，它比高压继电器的反应更快，但是如果保险丝坏了，必须更换SX7或SX8单元。

图12 高压接插件内部构造

散热系统

散热系统的整体结构如图13所示。其中电池的BMS管理高压电池的热管理，它调节用于高压电池加热的V683 混合阀、 V696 混合阀和V590 高压电池冷却液泵。

图13 散热系统

该散热系统有几种运行模式，以下列举几种。

1、恒温器温度小于15℃，电池温度在8℃~35℃，无热泵需求。【散热器旁路被激活，电池无需加热和冷却】

恒温器打开散热器的旁路，用于电池加热的V696阀激活最小的低温冷却回路。当热泵运行起来时，V468低温回路冷却液泵被激活，同时使用Z132加热器件加热电池，如下图所示。

2、恒温器温度小于15℃，电池温度小于8℃，没有热泵需求。【散热器被旁路，电池加热】

恒温器打开散热器旁路，然后V696高压电池加热混合阀2激活最小可能的低温冷却电路。高压电池加热的V683混合阀激活电池加热电路。两个冷却泵都被激活，如下图所示。

3、恒温器温度小于15℃，车辆运行时电池温度大于35℃，车辆充电时电池温度大于30℃，无热泵需求。【电池由热冷凝器的热交换器冷却】

恒温器关闭散热器旁路，然后V696高压电池加热混合阀2激活最小可能的低温冷却电路。V683混合阀用于高压电池升温激活电池冷却液回路。两个冷却泵都被激活，如下图所示。

4、恒温器温度大于15℃，电池温度大于30℃，没有热泵需求。【电池通过低温回路冷却】

恒温器关闭散热器旁路，然后V696高压电池加热混合阀2打开与电池的连接。V683混合阀用于高压电池升温激活电池冷却液回路。两个冷却泵都被激活。

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