大众汽车ID.3，即ID.家族的首款量产电动车型,它的畅销使得其有潜力成为一款全新的标志性车型。本文对大众ID.3的基本概况以及组成电动动力总成系统的电机、减速器、逆变器、电池、车载充电器、DC-DC转换器等进行介绍和技术解析。

大众ID.3概况

大众ID.3的电池容量根据版本分类（车辆配置级别）而变化，搭载的电池模块数量为8个（45kWh）/9个（58kWh）/12个（77kWh）。续航里程因电池容量而异，WLTP工况下（欧洲）分别为330km（45kWh）、420km（58kWh）和549km（77kWh）。ID.3的高压电池采用LG化学的锂离子电池，除此之外，还采用了法雷奥西门子的逆变器、KASTAL的车载充电器、博世的DC-DC转换器等。

车身采用全钢制造以确保碰撞安全，并在地板下方安装高压电池以降低重心。e-Axle（电动车桥）集成了电机、逆变器和变速箱，位于车厢后部的行李厢下方。e-Axle搭载于车辆后部，基于后轮驱动，前部空间被辅助电池和HVAC等零部件占据，但也预留了足够的空间用于四轮驱动（AWD）的情况。高压布线采用橙色的高压电缆，但没有用屏蔽电缆，似乎在不用屏蔽电缆的情况下就达到了EMC标准。

电机

驱动单元（APP310）是电机和减速器一体化结构的e-Axle，逆变器直接安装在电机上方。单元重量为90kg，由于是后轮驱动，因此搭载于车辆后部。电机为水冷嵌入式永磁同步电机（IPMSM），最大输出功率150kW，最大扭矩310Nm，最大转速16,000rpm（160km/h）。旋转变压器安装在电机输出侧（减速器侧）的相反侧，作为电机控制器掌握转子磁极位置的旋转位置检测器。电机配有热敏电阻（NTC传感器）用于温度控制，电流限制在160℃。

驱动单元结构如上图所示，左起为电机罩、旋转变压器、转子、逆变器、定子、电机外壳（水套）、减速器罩。转子为∇型磁铁布局，每极使用3个磁铁，转子铁芯分为4个部分，采用磁极在旋转方向上略有偏移的4级斜槽度，以减少扭矩纹波，实现平稳旋转，降低噪音和振动。此外，考虑到磁阻扭矩的利用，转子铁芯具有一个用于减轻重量的钻孔，该孔也兼具磁通屏障（气隙）的作用。转子轴采用空心结构，而非碳钢锻造，钢管通过径向锻造等拉伸加工，然后焊接到驱动轴配合凸台部位进行机械加工制成，内部采用空心以实现轻量化，重量约为2.1kg。转子旋转不平衡通过转子铁芯两端端板（平衡盘）上的调整孔来进行校正。

定子的绕组虽然是分布式绕组，插入并焊接形成线圈的分段式线圈（SC）绕组或发夹式绕组工艺。扁线与圆线相比，可以减少定子槽空间的间隙，因此提高了充填率，通过降低铜损和热阻来提高电机的热性能。与逆变器的连接采用母线直接连接，减少损耗和重量，还降低了成本。定子铁芯外围被铝水套紧密包围，通过冷却水散热。

减速器

减速器（0MH/EQ310-1P）为纯电动车常见的两轴一级的简单结构，减速器外壳为一体式结构，兼作电机罩，紧凑轻量。此外，减速比提高至11.53，以响应电机在高转速下的小型化需求（限速器在160km/h时适用于16000rpm，但仅电机的最大转速为19000rpm）。

减速器结构

逆变器

逆变器安装在电机的正上方，但结构很薄，似乎是为了确保后部行李厢的深度。大众ID.3的DC-DC转换器和车载充电器没有与逆变器集成为一体，而是独立布局。逆变器壳体内包含功率模块、平滑电容器、电机控制器主板等，这些部件是将电池直流电转换为交流电并驱动三相同步电机所需的主要功率转换元件。功率模块的布局方式是使散热片与逆变器壳体下方冷却槽内的冷却水能够直接接触。逆变器的输出功率经过三相母线模块，通过延伸到电机的母线与电机连接。

高压电池

电池包由坚固的铝材制成，支撑电池重量的同时还作为加强件，提升车身刚度，通过螺栓固定在车身地板底部。电池壳下侧的底板有冷却水通道，电池模组通过导热膏与电池壳底座紧密相连，根据充放电情况和内部温度进行温度管理，既可冷却又可加热。8℃以下时由PTC加热器加热；若在车辆行驶时电池达到35℃左右，带有空调制冷剂的热交换器（冷却器）会对其进行冷却；86℃以上（充电中）时，同样通过带有空调制冷剂的热交换器（冷却器）进行冷却，以上处理方法可提高电池容量和快充的充电速度。电池包最底部装有坚固的铝制下护板，以保护其免受路面机械损坏。

电池开关单元分为开关单元（用于正极侧）和开关单元（用于负极侧）。图中上面的电池控制模块装有高压系统保险丝，可保护充电器、加热器（PTC）、空调压缩机、DC-DC转换器等电路。图中下侧的电池控制模块装有使用火药切断电池的保险丝。特斯拉也使用这种方法，因为在发生故障时它的熔断速度比熔断保险丝更快。在车辆发生碰撞时，传感器发出的信号同时触发安全气囊与保险丝的火药，可瞬间切断电池电源。搭载的电池模块数量为8个（45kWh）/9个（58kWh）/12个（77kWh），根据版本分类（车辆配置级别）而有所不同。

车载充电器

车载充电器（OBC：On Board Charger）是正常充电时使用的装置，将普通商用交流电源转换为能为电池充电的高压直流电。大众ID.3的车载充电器安装在车辆后部，最大充电容量为7.2-11kW，输入电压为78-272V，容量相对较大，电压范围也较大。外壳底部为水套，采用水冷方式冷却功率模块。功率模块配备英飞凌MOSFET和IGBT，控制主板配备瑞萨电子32位MCU。

DC-DC转换器

纯电动车与燃油车一样，电气元件通过12V电压运行，因此搭载了用于辅机的12V电池。由于没有交流发电机，DC-DC转换器成为12V电池充电的替代方案，高压电池通过电子电路降压后给12V电池充电。采用博世容量为3kW的DC-DC转换器，对电池的408V直流电压（标称输入电压：150-475V）进行降压，为用于辅机的12V铅酸电池提供最大16V的充电。冷却水通过背面的水管进行冷却。