蔚来ES8三电系统技术解析

文章来源：汽车动力总成发布时间：2021-03-29

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今天，我们就借着蔚来ES8来解析其三电系统技术。

电动汽车的“三电”是指：电池、电机、电控，这是电动汽车的关键技术，“三电”技术也是电动车区别于传统汽车的新技术。在这三项技术中，电池又是最主要的，它影响到汽车单次充电的行驶里程、汽车生产成本等。电机是新能源汽车驱动系统的关键，它的性能直接关系到新能源汽车整车动力性能。新能源汽车电机追求高功率、小体积、高转矩、高转速（高功率密度、高转矩密度）。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系统的车企，今天，我们就借着蔚来ES8来解析其三电系统技术。

电池组提供了70kWh、84 kWh、以及100kWh三种选择，NEDC续航里程分别为415km、485km以及580km（老款车型可以付费升级100 kWh电池组，升级后NEDC续航里程可达500km）。100kWh电池组在四大方面实现技术突破，包括热失控管理能力（无热蔓延安全设计，带来更好的热失控管理能力）、体积及能量密度利用率（体积利用率提升19.8%，能量密度提升37%，热管理性能提升17.5%，制造装配简化40%）、寿命强化（全天候温控，提升电池性能并延长电池寿命）以及管理系统的精准监控（端云融合BMS，实现从电芯到系统的精准管控，在最佳工况和极致性能之间达到平衡）。

根据官方介绍，蔚来100kWh电池组拥有300多项电池相关专利，其电芯和整包研发设计由蔚来和宁德时代合力完成，研发高镍55电池来取代在之前70kWh和84kWh电池包内的811三元锂电池（NCM 811配比将电极的材料变成了8：1：1，这种电池在一定的程度上面可以保证电池的能量密度，可以提升电池的续航里程，以及电池的使用循环寿命、安全性等。但“811”电池为了提高电池能量密度，增加了正极材料中镍材料的占比，而缩减了钴和锰的占比，所以它的稳定性与安全性相对于“523”电池与“622”电池来说，安全性与稳定性更差，使用寿命也相对更短，发生燃烧的危险性也相对更大）。

高镍55电池的镍钴锰元素比重为5.5：1.2：3.3，相比811三元锂电池（8：1：1），降低了镍元素，提升了锰元素。当然，正极材料中镍材料的占比降低了，电池能量密度也会随之降低，为了弥补元素占比降低所带来的电池能量密度减低的问题，高镍55电池采用了单晶化结构的镍钴锰材料，单晶体镍材料在原子内部的结构为对称、有规律、几何形状排列，这样的单晶体结构相对稳定得多，在接近“811”能量密度的前提下，有比较突出的材料层级热稳定性，大幅提升了安全性。

该电池包采用CTP（Cell to Pack）技术，利用高度集成化设计和高效率一体集成式水冷板，将总零件数减少至原来的60%，空间利用率提升了15%，能量密度更是提升了37%。

现有的电池pack结构由三级组成：电芯（Cell）、模组（Module）、包（Pack）；当然，它们之间的关系我们可以这样理解，最小的单元是电芯，一组电芯组成一个模组，多个模组组合再加上BMS、配重模块等零部件则组合成我们所说的“电池pack结构”。

图示为蔚来8484 kWh电池组

CTP（无模组动力电池包），即Cell to PACK，是电芯直接集成为电池包，从而省去了中间模组环节。国内的CTP技术分为两种路线，一种是以比亚迪为代表的的完全无模组方案，另外一种是以宁德时代为代表的以大模组代替小模组的方案，

CTP技术优点：传统的电池包内部结构，由多个电芯（Cell）构成的电池模组（Module），会通过螺栓固定到带有横梁和纵梁的外壳上，形成电池包（Pack）。这种电芯-电池模组-电池包的集成设计，横梁和纵梁占用了许多空间，螺栓等附件增加了重量，很大程度上限制了电池包容量和能量密度的提升。

采用了CTP（Cell To Pack）设计思路，即把电芯以列阵方式直接装到电池包壳体内，省略了把电芯组装成模组这一步。使得更多车型在车身底部空间有限的情况下，能够进一步提升电池包的容量。同时电池包总零件数减少至原来的60%，空间利用率提升了15%，进一步低了动力电池的制造成本。

CTP技术缺点：传统电池包里的模组各自管理自己的单体电芯组，有助于温度的控制，同时有效防止在发生事故时电池热失控的传播，但无模组方案中电芯热失控管理难度加大。以往当某一个电池电芯发生故障需要更换时，只需要找到所属的模组，对其进行更换，就能够解决故障。在无模组方案中，售后维修成本与难度可能会加大了，由于单体电芯是直接粘贴到电池壳体底板上的，在维修时，可能需要整包更换。

ES8搭载XPT"三合一"双电机驱动系统，配备前后感应+永磁双电机。XPT 100-300kW 感应电驱动系统平台，兼顾经济性与性能表现。支持与不同类型、不同功率的电驱动系统进行组合，尤其适合配置为四驱车型的前辅驱。感应电驱动平台首款产品拥有240kW高功率高性能异步感应电机拥有、420N·m大扭矩，传动效率超过97%，在高速运转的情况下，仍能实现稳定而强劲的动力输出。

XPT 240-300kW 感应电驱动系统平台，兼顾经济性与性能表现。支持与不同类型、不同功率的电驱动系统进行组合，尤其适合配置为四驱车型的前辅驱。极低的拖拽损耗表现，有助于提升整车续航里程。首款量产品XPT 240kW感应电驱动系统拥有240kW高功率、420N·m大扭矩、15000rpm高转速，高速大扭矩齿轮箱传动效率超过97%，所搭载的铜转子感应电机在高速运转的情况下，仍能实现稳定而强劲的动力输出，其PEU电机控制器拥有独特的双三相拓扑架构设计，搭载核心IGBT功能模块，输出最强功率。

XPT100-200kW永磁电驱动系统平台，搭载完全自主开发的永磁同步电机，轻量化的一体机身设计，大幅缩小PEU体积的同时提升扭矩，提供更优化的整车装载方案。永磁电驱动平台首款产品拥有160KW大功率高效率永磁同步电机拥有，305N·m大扭矩，高度模块化设计，电能转化效率达96.7%，拥有业内领先的功率密度，紧凑、高效、强劲的动力组合，同样带来卓越的转化效率和动力输出,现搭载于蔚来ES8系列，ES6性能版和EC6系列车型。

搭载完全自主开发的永磁同步电机，电机采用扁线绕组工艺，EDS最高效率达94%。轻量化的一体机身设计，大幅缩小PEU体积的同时提升扭矩，提供更优化的整车装载方案。首款量产产品160kW电驱动系统拥有160kW高功率、305N·m大扭矩、15000r/m高转速。使用i-Pin扁导线技术的永磁同步电机，电能转化效率达96.7%，紧凑型模块化的设计结构支持同结构下电机输出功率的灵活变化,为底盘的动力布局释放更多空间，支持正反向装配，支持与不同功率、不同类型的电驱动系统组合，支持前后驱及四驱动力配置。