纯电动汽车学习入门(十六)——大众ID.4纯电动汽车(上)

2024年2月7日发(作者：开豪车的图片真实一点)

新能源汽车

李玉茂 (本刊编委会委员、特约编辑) 栏目编辑：高中伟 ******************中国汽车工程学会认证资深工程师、中国汽车工程学会汽车应用与服务分会特聘专家，从事汽车维修工作40余年，在大众车系电控系统故障诊断领域经验丰富。现任北京市工业技师学院汽车技术应用系顾问，清华大学、北京理工大学师资培训基地汽车专业专家。——大众ID.4纯电动汽车(上)◆文/北京 李玉茂(接2022年第11期)一、概述.4纯电动汽车大众汽车有限公司生产的纯电动汽车ID系列，包括ID.2、ID.3、ID.4、ID.6等车型。ID.4是基于纯电动汽车专属MEB平台的紧凑型SUV，后置两驱或者双电机四驱。2020年11月3日，上汽大众首款MEB平台车型ID.4 X上市(图1)；2021年1月19日，一汽大众ID.4 CROZZ开启预售(图2)。前者在海外原版ID.4的基础上对外观及内饰细节进行了调整，后者是原汁原味引入了海外原版ID.4。

ID.4纯电动汽车被评为2021世界年度车型，其高压电系统如图3所示，经过全新图3 高压电系统

设计，与模块化电动车平台无缝集成。ID.4设有交流和直流充电口，位于右后翼子板处，如图4所示。车载充电机准许使用家用插座或公共2类(级、型)交流充电桩，充电1h可以行驶约53km，在7.5h内可以充满电。使用直流125kW充电桩，可以在大约38min内从5%充电到80%。2.高压电部件安装位置高压电部件包括：动力电池AX2、充电口UX4、车载充电机AX4、DC/DC转换器A19、驱动电机VX54、电机控制器(具有电力和电子控制作用)JX1、空调电动压缩机VX81、空调PTC元件ZX17、电池PTC加热器Z132，安装位置如图5所示。图1 上汽大众ID.4 X1-交流充电口；2-直流充电口。图2 一汽大众ID.4 CROZZ图4 充电口60-CHINA·MarchCopyright?博看网. All Rights Reserved.

栏目编辑：高中伟 ******************新能源汽车元件ZX17连接到一起，然后与车辆后部的车载充电机AX4连接。车辆后部的连接点，与动力电池AX2连接。动力电池AX2分别与充电口UX4的快充口、电机控制器JX1连接。充电口UX4的慢充口与车载充电机AX4之间用交流220V电缆连接。电机控制器JX1与电机VX54之间，用U、V、W三相铜排连接。

二、动力电池AX2动力电池AX2兼容7～12模组，续航里程330～600km，电池包安装在轻型铝制结构的壳体中，外壳用螺栓固定在底盘下1-电池PTC加热器Z132；2-电动压缩机VX81；3-DC/DC转换器A19；4-空调PTC元件ZX17；5-动力电池AX2；6-充电口UX4；7-电机控制器JX1；8-车载充电机AX4；9-驱动电机VX54；10-电池箱高压插接器；11-高压电缆。部，动力电池箱是车辆底盘的一部分。1.模组电池单体采用宁德时代三元锂NCM811(镍钴锰配比8:1:1)方形电池，能量密度175W/kg，单体标称电压3.7V。单体并联组成模块，模块串联组成模组(图8)，模组串联组成电池包(图9)。图5 高压电部件安装位置3.高压电缆在电机控制器内部装有EMC电磁兼容与抑制滤波器，其具有抑制高压电缆对外发射电磁波的作用，所以高压电缆不采用屏蔽层。高压电缆连接不采用接线板，被车辆前部、后部2个连接点取代，如图6所示。连接点采用小连接器，在电缆线束生产过程中加热连接点，使其熔化无法分开，优点是保证高压电缆稳定连接，缺点是必须整体更换高压电缆，增加维修成本。ID.4高压电缆连接如图7所示，车辆前部连接点将DC/DC转换器A19、电动压缩机VX81、电池PTC加热器Z132和空调PTC1-连接片；2-单体；3-模块；4-正极端子；5-采样线束插座；6-负极端子；7-模组。图8 模组图6 车辆前部、后部连接点1-通气压力调节阀；2-高压插座(至电机控制器)；3-高压插座(至直流充电口)；4-冷却液管路接头；5-上盖；6-电池包；7-壳体；8-散热器(在壳体外面)；9-下护板；10-BMS；11-正极开关单元SX8；12-负极开关单元SX7；13-连接线；14-分控盒。图9 电池包(82kWh)2.62kWh电池包62kWh电池包的各个模组相同，每个模组内有24个单体，如图10所示，先以2个单体并联组成模块，再以12个模块串联组成模组，连接方式2P12S。引出正极端子和负极端子，模组标称A19-DC/DC转换器；VX81-电动压缩机；Z132-电池PTC加热器；ZX17-空调PTC元件；AX2-动力电池；AX4-车载充电机；UX4-充电口；JX1-电机控制器；VX54-驱动电机。电压3.7V×12=44.4V。由9个模组串联组成电池包，如图11所示，连接方式2P108S，电池包标称电压3.7V×108=399.6V，电池包一共有216个单体。图7 高压电缆连接Copyright?博看网. All Rights Reserved.

2023/03·汽车维修与保养61

新能源汽车

栏目编辑：高中伟 ******************图10 62kWh电池包的模组1-分控盒J1208、J1209、J1219；2-模组；3-负极开关单元SX7；4-正极开关单元SX8；5-BMS控制单元J849。图13 82kWh电池包表1 ID.4动力电池技术参数电池包规格正极材料单体标称电压模组连接方式模组标称电压模组的质量模组的个数1-分控盒J1208、J1209、J1219；2-模组；3-负极开关单元SX7；4-正极开关单元SX8；5-BMS控制单元J849。62kWh三元锂3.7V2P12S44.4V30kg9个2P108S399.6V78Ah156Ah6.926kWh62kWh58kWh439km382kg7.2kW

50kW82kWh3P8S29.6V30kg12个3P96S355.2V78Ah234Ah6.926kWh82kWh77kWh565km503kg11kW

125kW电池包连接方式电池包标称电压单体额定容量模块额定容量模组额定能量电池包额定能量电池包的净能量续航里程(NEDC)电池包质量最大交流充电功率最大直流充电功率图11 62kWh电池包3.82kWh电池包82kWh电池包的各个模组相同，每个模组内有24个单体，如图12所示，先以3个单体并联组成模块，再以8个模块串联组成模组，连接方式3P8S，引出正极端子和负极端子，模组电压3.7V×8=29.6V。5.电池箱插座电池箱插座如图14所示，位于车辆底板下方后部，包括1个图12 82kWh电池包的模组由12个模组串联成电池包，如图13所示，连接方式3P96S，电池包标称电压3.7V×96=355.2V，电池包一共有288个单体。4.技术参数动力电池AX2采用液体冷却和加热，工作温度-28～60℃，防护等级IP67及IP69K，技术参数见表1。1-低压插座；2-均压元件(泄压阀)；3-高压插座(接至电机控制器)；4-高压插座(接至后部高压电缆连接点)；5-高压插座(接至直流充电口)。图14 电池箱插座62-CHINA·MarchCopyright?博看网. All Rights Reserved.

栏目编辑：高中伟 ******************新能源汽车S352保护的高压电部件有：车载充电机AX4、DC/DC转换器A19、电动压缩机VX81、空调PTC元件ZX17、电池PTC加热器Z132。图16中的5、6、7是高压电缆接头，通过电缆分别与电池箱3个高压插座连接。BMS控制单元J840，实时监测正极继电器J1057和快充正极继电器J1052触点两侧电位，当触点出现接触不良或高压电缆绝缘电阻低于下限，J840立即采取安全措施。(2)负极开关单元SX7负极开关单元SX7如图17所示，内部装有负极继电器J1058、快充正极继电器J1053、负极熔断器S415。如果S415熔断，无单独备件更换，必须更换负极开关单元SX7。

低压插座和3个高压插座。低压插座接至：30号线、30C号线、31号线、动力CAN总线、安全气囊控制单元J234、电池冷却液温度传感器G898和G899、电池PTC加热器Z132、电池冷却液泵V590、电控水阀V683和V696、控制信号线等。6.正极、负极开关单元正极开关单元SX8、负极开关单元SX7的作用是，接通或断开电池正极、负极与外部高压电缆的连接。2个开关单元有不同的分工，并适应不同能量电池箱内的安装空间，62kW电池箱的开关单元如图15所示。由于DC/DC转换器A19，负责对电机控制器中的超级电容器充电，所以负极开关单元SX7中没有预充继电器和预充电阻。1-接至后部高压电缆连接点；2-电池加热器1号温度传感器G1132；3-负极继电器J1058；4-快充负极继电器J1053；5-接至直流充电口；6-接至电机控制器；7-负极熔断器S415；8-电池2号电压传感器1-正极开关单元SX8；2-负极开关单元SX7。G1131；9-电池1号电压传感器G848。图15 开关单元图17 负极开关单元SX7(1)正极开关单元SX8

正极开关单元SX8如图16所示，内部装有正极继电器J1057、快充正极继电器J1052、正极熔断器S352等。S352的熔断速度比高压继电器响应快，可以提高高压系统的安全级别。如果S352熔断，无单独备件更换，必须更换正极开关单元SX8。图17中的1、5、6是高压电缆接头，通过电缆分别与电池箱三个高压插座连接。BMS控制单元J840，实时监测负极继电器J1058和快充负极继电器J1053触点两侧电位，当触点出现接触不良或高压电缆绝缘电阻低于下限，J840立即采取安全措施。控制单元J840BMS控制单元J840如图18所示，安装在电池箱内。J840连接动力CAN总线，作为主控单元，通过LIN总线连接分控盒和电池PTC加热器Z132。J840控制和监测电池箱的正极、负极开关单1-正极熔断器S352；2-电池加热器2号温度传感器G1133；3-快充正极继电器J1052；4-正极继电器J1057；5-接至电机控制器；6-接至直流充电口；7-接至后部高压电缆连接点。1-32针插座；2-12针插座；3-40针插座。图16 正极开关单元SX8图18 BMS控制单元J840Copyright?博看网. All Rights Reserved.

2023/03·汽车维修与保养63

新能源汽车

元，监测高压电缆绝缘电阻，监测控制信号，对外提供测量的电池数值。当发生故障时，熔断负极熔断器S415，切断电池供电回路。J840上面有32针、12针和40针3个插座，32针插座与分控盒和电池箱低压插座连接，包括EV-CAN总线和分控盒的LIN总线。12针插座采集正极、负极继电器触点两侧的电压信号。40针插座，连接电池负极熔断器S415、电池加热器1号温度传感器G1132和2号温度传感器G1133、电池1号电压传感器G848和电池2号电压传感器G1131。 栏目编辑：高中伟 ******************电控制单元J1050对充电过程进行调节和监控，充电机工作温度-40～65℃。与充电机AX4连接的部件如图21所示，包括：充电口盖电子锁F496、充电口LED灯L263、交流充电口、交流充电口电子锁F498、充电口温度传感器G853、G1151和G1152(图中未画)。AX4通过DC-CAN总线连接直流充电桩，通过EV-CAN总线连接ICAS1控制单元，ICAS1具有充电管理功能。8.分控盒J1208、J1209、J1210分控盒的功用是监测模块电压和模组温度，以及模块均压。ID.4采用被动均压方式，利用电阻器将所有模块放电至最低的模块电压。分控盒通过LIN总线将监测模组的信息发给BMS控制单元J840。分控盒如图19所示，有一个12针插座，用来连接BMS控制单元J840；有4个22针插座，每个插座连接一个模组，最多可以连接4个模组。F496-充电口盖电子锁；L263-充电口LED灯；F498-慢充口电子锁；ASG-引擎/动力控制单元J623；BMS-电池控制单元J840；OCC-车载充电机AX4；ICAS1-整车控制单元(兼网关)；ICAS3-娱乐控制单元；i-ID-信息组合仪表；Smart Light-智能灯光；HMI-人机界面(中控大屏)；A-CAN-动力总线系统；EV-CAN-EV总线系统；DC-CAN-直流充电总线；EHT-以太网。图21 车载充电机连接的部件图19 分控盒四、DC/DC转换器A19DC/DC转换器A19如图22所示，安装在车辆前机舱，有2个功用：①对12V电气设备供电和对12V蓄电池充电；②利用双向操作，对电机控制器JX1中的超级电容器C25进行充电或放电。它是动力电池以外的高压电源，但不能给动力电池充电。A19输入直流电压150～475V，输出直流电压12V，功率3kW。在高压系统断电维修时，必须检查A19是否断电，防止维修人员防触电。(未完待续)

三、车载充电机AX4车载充电机AX4如图20所示，安装在车辆后部，功用是将单相220V交流电转换成高压直流电，对动力电池充电。AX4输入交流电压78～272V，输入交流电流16～50A，输出直流电压220～470V。62kWh电池包的最大交流充电功率7.2kW，82kWh电池包的最大交流充电功率11kW，充电效率94%。充1-冷却液接头；2-AC输入插座；3-控制信号插座；4-DC输出插座；5-壳体。1、5-冷却液接头；2-高压电插座；3-12V正极、负极；4-低压线插座。图20 车载充电机AX4图22 DC/DC转换器A1964-CHINA·MarchCopyright?博看网. All Rights Reserved.