蔚来ES8电驱系统拆解分析报告

NO.510➢蔚来作为中国新势力造车企业的领头羊，自出生之日起就自带话题，时至今日仍然是中国汽车行业的话题焦点，ES8作为蔚来旗下真正进入大众视野的一款量产车，其产品势力还是有可看之处，毕竟是中国第一款累计销售过万的纯电豪华SUV，售价和用料配的上豪华。➢和前面的奥迪e-tron、捷豹I-PACE一样，本文只对其电驱系统进行拆解分析，文章的分析主体结构仍然是从整车到系统再到零部件。➢作者本人虽然也从事这一行，但是就个人来说，从产品的技术角度和产业布局出发还是最看好蔚来，也最敬佩蔚来，希望蔚来能够成为中国新势力汽车行业的名片。➢毕竟在电驱行业，蔚来是国内第一个自主研发、生产车用大功率异步电机和电控的厂家，敢于第一个出发，值得敬佩。ES8整车底盘前电驱总成后电驱总成空气悬挂高压罐➢蔚来ES8是一款纯电四驱的大型SUV，本文拆解分析的是第一代ES8，前后均为异步感应电机，最新的ES8已经切换为永磁加异步的组合了。➢ES8前后电驱零部件共用，仅壳体外形做更改，以适应前后副车架的结构布置和悬置位置。➢ES8整备质量达到2.4吨，但是百公里加速时间只有4.4s，最高车速达到200km/h，足以说明其电驱系统的强劲。➢ES8可以用来宣传的技术买点除了自研自产的大功率电机电控外，还有两副全铝副车架和主动空气悬挂。整备质量（kg）续航里程（km）百公里加速时间（s）最高车速（km/h）双电机最大功率（kW）双电机最大扭矩（Nm）电池容量（kWh）24604254.420048084084ES8动力底盘前驱动桥总成前副车架主动空气悬挂系统横向稳定杆转向拉杆左前悬置支架空调压缩机前电驱总成后悬置衬套左后悬置支架右前悬置主动支架主动空气悬挂系统空调压缩机前电驱总成左后悬置支架横向稳定杆转向拉杆左前悬置主动支架主动空气悬挂系统空调压缩机前电驱总成左后悬置支架1特点：✓ES8前后电驱均布置在副车架上，前后副车架均为全铝框架式结构，电驱外包裹声学包。✓前电驱总成通过四个悬置点固定，悬置采用了质心布置方式，抗扭限位能力强，毕竟电驱功率高达240kW，动力冲击强。左前和右前主动悬置支架带橡胶衬套，左后和右后悬置支架1与车身横梁上的对应带橡胶衬套的支架连接。✓前电驱的左前和右前悬置主动支架为了跨过电子转向机，结构布置呈长悬臂状态，为了提高悬置支架的约束模态，结构上设计的较为粗壮，有多条加强筋，导致重量较大，同时向前占据了较大的X向空间，得益于ES8是大型SUV，空间充足，可以满足如此布置要求。✓空调压缩机通过铝质支架固定在前副车架的前方，空调压缩机支架与副车架之间有橡胶衬套，降低空调压缩机向车内传递的结构噪声和振动，尤其是车辆禁止时的空调压缩机的噪声传递。✓前后电驱的外围包裹有大面积声学包，声学包分区块拼接成整体，区块直接通过魔术贴粘结，魔术贴与声学包之间通过类似于“订书钉”的钉针钉在一起，但是钉针表面经过了特殊防腐处理，提升防腐能力。右后悬置支架2左后悬置支架2车身纵梁前驱左前悬置主动支架后驱前悬置主动支架特点：✓前电驱左后和右后悬置支架通过螺栓分别连接在车身纵梁上的悬置支架，纵梁上的悬置支架与纵梁支架之间有橡胶衬套，ES8前电驱两个后悬置支架相当于每个又分成两部分，降低了系统刚度，空间上看，左后悬置支架应该可以直接从电机外壳长出来，右后悬置支架在差速器端，离横梁距离较远，只能分俩悬置支架连到纵梁。✓前副车架采用全铝框架式结构，整体尺寸较大，一次性浇铸成型存在工艺难度高、零件合格率低的问题，因此分为左中右三部分，其中左右两部分别浇铸成型，空心式框架，中间部分为方型材，最后将三部分焊接在一起。✓前副车架与车身通过6点螺栓连接，其中中间两点连接处有橡胶衬套，因此，ES8前电驱系统算是一级半隔振设计，整车路径上会抑制一部分结构噪声传递到车内。✓从结构上可以看出，ES8十分注重整车性能和乘客感受，用料上配得上豪华车。✓前机舱由于有电子转向机、空调压缩机、水泵、多条水管等总成，使得前电驱的布置空间较后驱小，因此减速器的布置角度也较大。✓虽然前后电驱的零部件共用，但是减速器的布置角度有区别，前驱减速器布置角度较大，差速器差降（Diffdrop）较大，输入轴系的轴承润滑较困难，供应商（GJT）专门设计的润滑导油槽；后驱减速器布置角度较小，接近零度。✓同时前后减速器的通气结构也不同，但壳体上的通气孔位置相同，后驱直接采用直通式通气塞，前驱采用了通气管，加长冷却回路。后电驱总成前悬置主动支架左后悬置主动支架右后悬置主动支架横向稳定杆悬置衬套后副车架后驱动桥总成特点：➢ES8后电驱通过三个悬置点固定，悬置同样采用了质心布置方式，抗扭限位能力强。前悬置主动支架和左后、右后悬置主动支架上均带有橡胶衬套。➢三个悬置支架连接到后副车架上，后副车架再通过四个橡胶衬套连接到车身上。➢后电驱的三个悬置支架体积上要比前驱的两个前悬置支架小很多，结构上看，其约束模态较高，猜测应该大于800HZ了。➢后副车架同样采用全铝框架式结构，与前副车架一样，受工艺难度影响，也分为左中右三部分，其中左右两部分别浇铸成型，空心式框架，中间部分为方型材，最后将三部分焊接在一起，与前副车架不同的是后副车架焊接有三根横梁，提升整体刚度。➢前后副车架与车身的橡胶衬套连接处下方均带有限位板，实现前后桥对车身的Z向限位，防止车辆过颠簸路后的多余抖动。➢ES8带有主动空气悬挂系统，可调行程达50mm，可满足不同路况的底盘调教需求，空气悬挂的高压气罐挂在后桥后方。➢后电驱的三个悬置支架均通过三个螺栓点与电驱连接。异步电机减速器IPU电驱总成驱动视界前电驱总成后电驱总成声学包直流母线接地线右后悬置支架1中间半轴左后悬置支架1直流母线电机出水口电机前悬置支架✓ES8电驱采用减速器夹在中间的左中右的布置，整体Z向尺寸小，Y向尺寸加长，重心靠近总成的Y向中心点。前驱一级半隔振，采用四悬置点限位，后驱二级隔振，采用三悬置点限位。悬置点均在电机和减速器壳体上，其中减速器均有俩悬置点。电机转子电机定子减速器IPU双三相铜排电驱总成剖视图驱动视界项目参数内容电机类型感应异步IPU功率器件双IGBT并联重量（kg）135电机峰值功率（kW）240@5500-10000rpm，极限可到300电机最大输出扭矩（Nm）420@0-5500rpm，极限可到530电机最高输出转速（rpm）15000电驱布置形式集成式三合一，左中右布置，减速器在中间减速器结构类型平行轴减速器速比9.6电机冷却方式水冷减速器冷却方式油冷生产方式IPU\电机自主设计生产，减速器外采，自主集成零部件名称电机IPU减速器供应商蔚然动力（南京）蔚然动力（昆山）格特拉克（江西）电机壳水管（IPU→电机）盖板IPU通气管减速器进水管驱动视界特点：✓ES8前后电驱系统零部件共用，只是在电驱与整车机械接口上、通气结构、放油塞位置稍作改动，以适应不同副车架和车身结构的布置。✓ES8电驱属于3in1集成式设计，减速器夹在中间的左中右布置形式，与Model3的集成布置形式相似，电机同样为铜转子感应异步电机，只是电机的冷却方式、三相线穿越减速器的结构形式和IPU控制器的功率模块不同，此外，Model3的电机前端盖与减速器前壳体属于共壳体集成设计，而ES8减速器与电机之间只是简单的机械连接，由此可以看出相比Model3，ES8的电驱技术水平还是要差一点，当然了就电驱整体技术而言，Model3确实是难有对手。✓控制器的出水管与电机的进水管之间通过软管连接，接头处使用卡箍。✓高压直流母线通过螺栓、压板固定在IPU上，另一端带快插接头。前端盖旋变固定套转子电机壳声学包前轴承后轴承后盖板轴承座中间半轴中间半轴支撑轴承砂芯孔堵盖电机进水管前端盖转速码盘转速信号线双三相铜排O型环前端盖电机轴O型环转速码盘固定套前端盖钢质轴承衬套电机前轴承卡环✓ES8电机和减速器之间连接端，采用大外圆止口定位，O型圈径向密封，电机轴与减速器轴采用花键连接，电机轴为外花键，端部加有O型圈，密封润滑脂。电机后轴承卡环电机前轴承及其外圈卡环电机后轴承及波簧铜转子驱动视界特点：✓ES8异步电机有蔚然设计，定子、转子、总成装配全工序生产，冲片外采，双三相铜排，两两一组出线。✓异步电机采用铜转子，导电性比奥迪e-tron采用的铝转子高约40%，损耗低、发热低，提升额定功率、额定扭矩10%，ES8因此不用像e-tron一样设计复杂的电机冷却系统。✓蔚来的铜转子采用了激光冷焊的工艺技术，提高转子强度，但是量产工艺一致性挑战难度高，蔚来目前能解决这个问题实属不易。✓电机整体结构分为前端盖、定子、转子和电机壳，无后端盖结构，直接集成到电机壳上，转子转速靠类似于非接触式的转速传感器进行检测，进而实现电机输出外特性的调整。✓电机定子的冷却水套与电机壳整体铸造成型，采用砂芯铸造工艺，外部布有多个砂芯孔，最后堵盖封堵，整体铸造具有定子安装位置精度高，减少装配误差等优点，对于电机NVH控制有帮助。✓电机的转速码盘安装在电机轴前端，传感器单独出线，码盘依靠螺栓固定在电机轴的码盘套上。✓电机轴承采用的是SKF的BB1定制款高速轴承，为脂润滑封闭轴承，型号为BB1-2516，外径62mm。✓电机前轴承内圈与电机轴为松配合或过度配合，外圈与前端盖为紧配合；后轴承内圈与电机轴为紧配合，外圈与前端盖为松配合或过度配合，卡环限位，轴承外圈与壳体、前端盖配合处均加有钢质衬套，衬套在端盖和壳体铸造阶段直接铸造进去。进水管出水管（至电机）低压信号接口直流母线接口直流母线打紧工序的端盖双三相母排转子转速信号线定子温度信号线密封圈IPU低压接口特点：➢ES8控制器为双三相拓扑结构，蔚然设计，昆山工厂生产，双IGBT并联，来自英飞凌，PCB板外采。➢双IGBT并联功率模块，避免了高功率状态下的不稳定性，安全性可靠性更高，同时具备更高的功率密度，英飞凌后期可以强化该款IGBT，可以将峰值功率240kW释放到300kW。➢目前缺点也很明显，成本较高。➢控制器水冷，出水管直接通过橡胶软管连接到电机进水口。持续工作电流（A）峰值工作电流（A）工作制相数防护等级320930S93IP67后壳体通气管输入轴中间轴输入轴前轴承输入轴后轴承及内圈中间轴后轴承中间轴前轴承及内圈差速器前壳体母排接线盖板前减速器爆炸图（建议横屏观看）导油槽驱动视界后壳体通气塞输入轴中间轴输入轴前轴承输入轴后轴承及内圈中间轴后轴承中间轴前轴承及内圈差速器前壳体母排接线盖板后减速器爆炸图（建议横屏观看）导油槽驱动视界前壳体后壳体前减速器放油塞润滑油孔堵盖驱动视界特点：➢ES8的减速器来自于GJT（格特拉克_江西）公司，蔚来进行三合一集成设计，对减速器接口和布置角度进行了要求。➢该减速器以GJT1eDT530为BASE版本进行重新开发以适应整车布置的要求。➢该减速器属于常见的平行轴式固定速比减速器，左右壳体、三轴式布置，开放式差速器，输入轴与中间轴均采用球+柱轴承的布置，即一端固定（球），一端浮动（柱）的限位方式，球轴承承受双向轴向力，轴承均采用卡环限位。轴向间隙较大，容易引发整车Clunk问题。最大输入扭矩（Nm）最高输入转速（rpm）速比润滑油加油量（L）润滑油牌号450145009.6(26/77&29/94)未知嘉实多BOT350M3中间轴堵盖油孔堵盖IPU双三相接线口驱动视界柱轴承内圈卡环柱轴承内圈差速器总成中间轴总成输入轴中间轴柱轴承输入轴球轴承通气迷宫结构双三相铜排绝缘固定板导油孔特点：➢目前对于EV减速器，国内能做到450Nm容量的箱子非常少，GJT基本独占一档，可靠性方面的设计平衡，GJT还算不错。➢GJT为ES8设计的减速器，输入轴和中间轴采用深沟球轴承+圆柱滚子轴承的布置，利用了柱轴承的承载能力强的优点，如果选用球轴承，需要更大尺寸的球轴承，按照当前的安装距就可能无法布置，但是柱轴承又牺牲了部分效率，对于同一个轴上，GJT在球和柱轴承位置上也经过寿命计算考量，将柱轴承布置在靠近在承载高的齿轮近端。➢差速器采用锥轴承布置，该差速器具备4000Nm的输出能力，尺寸上看，很有挑战，载荷谱是怎样的