旋变解码板(「分析」奥迪A3 e-Tron 逆变器分析)

Posted 2023-05-28

篇首语：博观而约取，厚积而薄发。本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了旋变解码板(「分析」奥迪A3 e-Tron 逆变器分析)相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

旋变解码板(「分析」奥迪A3 e-Tron 逆变器分析)

奥迪A3 e-Tron的逆变器分析分为三大块，（一）外壳和冷却单元；（二）DCDC控制器；（三）电机控制器。由于本人精力有限，几个小时很难整理、翻译和校对大量文字，所以只能分几部分来呈现。希望大家多多关注，多多支持，多多转发。

奥迪A3 e-Tron的逆变器电源模块是博士公司设计制造的，逆变器电源模块分为两部分：三相交流电机控制器和DCDC单元，重量为10.2kg，体积为371mm*217mm*194mm容积为10.2L，成本大概为752美元。

图1奥迪A3 e-Tron逆变器

接下来将分以下三部分：外壳和冷却单元，DCDC控制器和电机控制器，对奥迪A3 e-Tron的逆变器进行介绍，其中DCDC控制器和电机控制器又分为内部壳体、母线和三相铜排、PCBA、铁氧体、母线电容和线束。

图２奥迪Ａ３e-Tron逆变器爆炸图

图３奥迪Ａ３e-Tron逆变器爆炸图中各部分名称

（一）奥迪A3 e-Tron逆变器外壳和冷却单元

奥迪A3 e-Tron外壳和冷却单元包括外部主壳体、底盖和专门用于内部部件冷却的冷却板。组内元件包括:双面冷却板，主壳体、顶部小盖板和底盖，双面冷却板和主壳体均为压铸件，两个盖子，一件为压铸件另一件为冲压件，冷却水管头，密封圈，以及配套的五金，如螺丝、插头、标签等。

图４奥迪A3 e-Tron逆变器外壳和冷却单元

双面冷却板是A380压铸铝作为两个铸件设计，这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。在对这两部分进行初步处理之后，它们就被组装起来，看起来像是摩擦搅拌焊接在一起。焊接后的焊后加工为焊缝提供一个密封面最后组装。冷却板的两侧有用于电子设备的机加工衬垫(散热器)。一边是用于DCDC控制器散热，另一边是用于冷却电机控制器的IGBT。

图５奥迪A3 e-Tron电机控制器IGBT冷却板

图６奥迪A3 e-Tron逆变器冷却底板内部冷却通道１

图７奥迪A3 e-Tron逆变器冷却底板内部冷却通道２

主壳体为大型压铸铝件。材料被认为是铝A380。铸造后的零件经过切边修整、机加工、去毛刺和清洗。主壳体上包括安装冷却板，低压线束端子和高压线束仓，用于母线和三相线的连接。

图８奥迪A3 e-Tron逆变器主壳体

图９拿去主壳体后母线与三相线接线端

顶部小盖板总成包括一个盖板、垫圈、开盖保护开关支撑支架和一个安装在顶部小盖板内表面的开关保护开关。顶部小盖板被认为是压铸A380铝机加工板，具有安装开盖保护开关、垫圈和开盖保护开关支架总成的功能。垫圈和开盖保护开关支架一种双注塑设计，采用硅基垫片材料和聚对苯二甲酸丁二烯(PBT)开盖保护开关支撑支架。开盖保护开关由两个端子(假设短路棒)组成，端子在PBT外壳上成型。开关用一对螺丝固定在阀盖的内表面。

图１０奥迪A3 e-Tron逆变器顶部小盖板总成

图１１奥迪A3 e-Tron逆变器顶部小盖板垫圈和开盖保护开关支撑架

图１２奥迪A3 e-Tron逆变器开盖保护连接器

底盖总成包括底盖、硅胶圈和一对泡沫状物垫。这个底盖被认为是铝冲压的。在盖的内表面放置一对模切剥离和粘接泡沫泡沫状物垫。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１３奥迪A3 e-Tron奥迪底盖总成

图１４奥迪A3 e-Tron逆变器冷却水嘴

奥迪A3 e-Tron DCDC转换器由五部分组成：内部机壳、母线、印刷电路板组件(PCBA)，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1奥迪A3 e-Tron DCDC转换器

奥迪A3 e-Tron DCDC转换器内部机壳组件

奥迪DC/DC内部机壳组件由一个压铸铝制母线支撑支架组成。支架被认为是一个铸铝A380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2奥迪A3 e-Tron DCDC转换器母排支撑架

奥迪A3 e-Tron DCDC转换器母排组件

奥迪A3 e-Tron DCDC转换器母排组件由三个独立的成型铜排组成。图3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。母线位于低压输出端，其形状是为了适应母排组件附件和穿过铁氧体铁芯。

图3奥迪A3 e-Tron DCDC转换器母排组件

图4奥迪A3 e-Tron DCDC转换器母排组件组成形式

奥迪A3 e-Tron DCDC转换器母排组件是使用薄铜片冲压形成的形状。图5是较为复杂的冲压图形，展示了使用的三个花螺帽。

图5奥迪A3 e-Tron DCDC转换器母排花螺帽

奥迪A3 e-Tron DCDC转换器PCBA组件

奥迪A3 e-Tron DCDC转换器印刷电路板组件(PCBAs)由IGBT组件、主控电路板和较小的电容电路板组成。IGBT组件包括两个独特的IGBT，一个复杂的模制引线框架和一个散热板。印刷电路板组件包含所有的控制DC DC转换器的贴片元器件。较小的电容电路板包含四个电容，并通过安装孔安装到接触点。

图6奥迪A3 e-Tron DCDC转换器IGBT组件

图7奥迪A3 e-Tron DCDC转换器主控板

图8奥迪A3 e-Tron DCDC转换器电容小板

IGBT组件包括两个独特的IGBT组件，一个复杂的模制引线框架和一个散热板。IGBT组件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也是不一样的。

IGBT1组件包括其中1个9.3*5.8mmIGBT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9中左侧为IGBT1，右侧为IGBT2。

图9奥迪A3 e-Tron DCDC转换器IGBT组件

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10奥迪A3 e-Tron DCDC转换器IGBT引线框

主控板上包括如下比较贵的组件：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11奥迪A3 e-Tron DCDC转换器主控板正面

图12奥迪A3 e-Tron DCDC转换器主控板背面

较小的电容电路板包含四个电容。电容器被确定为通孔安装40V/10uFh和60V/10uF薄膜电容器。电容电路板是一种双层FR4，电路板上带有用于电容安装孔和用于最终组装的触点。

图13奥迪A3 e-Tron DCDC转换器电容小板

奥迪A3 e-Tron DCDC转换器散热器是压铸铝A380板。铸造后的零件被认为是修剪，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。

图14奥迪A3 e-Tron DCDC转换器散热板

奥迪A3 e-Tron DCDC转换器铁氧体和电感器

奥迪A3 e-Tron DCDC转换器铁氧体和电感器组件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纹紧固件来完成电路电气装配过程。

图15奥迪A3 e-Tron DCDC转换器铁氧体和电感器组件

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16奥迪A3 e-Tron DCDC转换器铁氧体组件和安装位置

这三个电感器都是预先组装的独立组件。所有三个电感器都使用螺丝紧固来完成组装过程。一个电感器被称为环形绕线装置。一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17奥迪A3 e-Tron DCDC转换器电感器组件

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18奥迪A3 e-Tron DCDC转换器电感器拆解1

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19奥迪A3 e-Tron DCDC转换器电感器拆解2

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20奥迪A3 e-Tron DCDC转换器电感器拆解3

奥迪A3 e-Tron DCDC转换器线束和其他器件

奥迪A3 e-Tron DCDC转换器线束和其他器件，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转换器。电缆通过散热器中的开口连接到DCDC主控制板。最后它连接至逆变器。

图21奥迪A3 e-Tron DCDC转换器线束和其他器件

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22奥迪A3 e-Tron DCDC转换器线束和其他器件装备方式

奥迪A3 e-Tron DCDC转换器有一个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23奥迪A3 e-Tron DCDC转换器熔断器

图24奥迪A3 e-Tron DCDC转换器熔断器安装方式

奥迪A3 e-Tron 逆变器组件由内部壳体，铜排组件，印刷电路板组件(PCBA，也包括IGBT)、电感器、母线电容和线束(布线)。内部壳体组件包括逆变器内所有的结构部件。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。最后一组线束包括所有内部线束连接逆变器各部件的接线元件。

图1奥迪A3 e-Tron 逆变器组件

奥迪A3 e-Tron 逆变器内部壳体

奥迪逆变器内部壳体组件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，为其屏蔽板。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2屏蔽板和塑料框架

奥迪A3 e-Tron 逆变器铜排组件

奥迪A3 e-Tron 逆变器铜排组件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3铜排组件

三相输出铜排组件包括三个不同形状的铜排和一个三相接线支撑架用于电机三相线与逆变器连接，三相接线支撑架为注塑成型的PBT-GF30。

图4三相输出铜排组件

图5三相接线支撑架与固定螺母

图6三相铜排

直流高压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7直流高压母排

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8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8高压母线铜排顶部

图9熔断器连接至直流高压母排一端的铜排

图10高压熔断器

奥迪A3 e-Tron 逆变器PCBA和IGBT组件

奥迪A3 e-Tron 逆变器PCBA和IGBT组件包括两个PCBA和三个IGBT模块，其中两块PCBA分别是控制板和驱动板，其中控制板通过低压线束分别于驱动板和DCDC控制板进行连接。

图11PCBA和IGBT组件

奥迪A3 e-Tron 逆变器控制板上主要器件为：1片Altera的MAXII系列的CPLD芯片，一片旋变解码芯片，一片英飞凌的TriCoreAURIX 32位DSP芯片，一片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，一个变压器和2个连接器等，其中PCB位6层板，材质FR4。