歷史的契機,國內的新能源電動汽車如雨後春筍一般的發展起來了,但作為電動汽車的標標杆,特斯拉無疑是國內車企業重視和比對的對象。
最近有一個有趣的現象,喜歡電動汽車的朋友,隨著對電動汽車的不斷的認識,慢慢的也不僅僅留在電動汽車表面上的那一些東西了,除了所謂的一些車評測,對汽車最基本的屬性如駕乘舒適性及外觀科技感等泛泛的一些東西,也逐漸關注起三電之類的專業的東西了。
特斯拉電動汽車
新版的特斯拉汽車,現在啟用的方案是後永磁,前異步方式,異步電機用的是臺灣的富達電機。從迭代路線來看,特斯拉電動汽車慢慢的在升級改進,並不是一步式的使用眼下熱火的永磁電機,之所以這樣並不是沒有國內一些新能源汽車的技術,相應的是使用慢慢迭代更新升級的相對保守的方式。
先看一下它們的驅動方式吧
特斯拉驅動方式
從上圖可以看出來,特斯拉電動汽車使用的是後驅方式也就是動力提供上是使用了新的永磁無刷電機,而前驅使用的是交流異步電機。
動力上,入門的後驅車型採用的是後置單電機布局,最大馬力299PS;全輪驅動版與高性能全輪驅動版車型都是採用前置+後置的雙電機布局,最大馬力分別為352PS與462PS,與之匹配的都是電動車單速變速箱。三款車型的工信部純電續航裡程分別為600km、590km、595km
特斯拉展示中的汽車
據報導,在首批三款車型中採用自製交流感應異步驅動電機取得巨大成功之後,Tesla剛剛發布的Model 3車型已改用永磁同步交流(PMAC)電機。
報導稱,Tesla在其EPA認證文件中披露了電機類型,聲明中寫道:驅動電機 — 交流3相PM電機,192Kw,258hp。基本型號的電機與長行駛裡程型號的電機可能大小不同。
此外,EPA文件還說明長行駛裡程Model 3的電池組電壓為350V,容量為230Ah,所以達到80.5kWh。基本型號(50 kWh)提供220英裡行駛裡程,0至60mph加速時間為5.6 s。長行駛裡程型號的起步價格為44,000美元,0至60mph加速時間為5.1 s。
此外,中國磁性材料公司北京中科三環高技術股份有限公司(ZKSH)也宣布籤署了一份協議,未來三年內為Tesla Motors供應釹鐵硼(NdFeB)磁體。當然,這些材料還可用於電機之外的用途。
為什麼使用永磁電機?
與感應式電機相比,PMAC電機較為複雜,但仍然相當簡單且可靠。PMAC電機體積較小、重量較輕,一定程度上比感應式電機效率更高,特別是在低載和高載時。幾乎其它所有EV製造商都使用這種類型的電機。
蔚來汽車電池供應商是寧德時代,蔚來汽車電動機是蔚然動力
成立於2016年,CEO是李斌,創立的初衷是為了給蔚來汽車提供相關的動力技術。蔚來的雙電機技術確實表現不錯,在動力表現上可圈可點。最近蔚然動力似乎有獨立出去的意思,畢竟不能一直只為自家汽車打工,還要與其他企業合作實現盈利。比如比亞迪獨立出來的弗迪公司,以及上汽集團的華域汽車,這都是成功的案例。
蔚萊的電動汽車動力
蔚來汽車的電池供應商為寧德時代,電動機由蔚然動力提供。與蔚來合作的供應商還有聯合電子、杜邦、博世、馬瑞利等知名企業。寧德時代與蔚來友誼的小船曾經進了點小水,不過很快就曬乾了。原因在於蔚來ES8隔三差五的發生自燃,造成的影響非常負面,而兩方發出的聲明都在撇清自己的關係。不過蔚來CEO李斌出來解釋為個例事件,在後來的ES6車型優化好此問題了。
那個影響很大的自燃事件
蔚來ES8新款在動力方面,它也是採用全新的動力支持,相對舊款採用的交流異步電機的不同這(這裡劃一下重點),新款蔚來ES8採用的是永磁同步電機,在動力參數方面也是有所改變。
ES8新款蔚萊電動汽車
據說特斯拉現在也在和寧德時代進行合作,並且有人猜想未來特斯拉汽車可能採用寧德時代的電池。
新能源汽車龍頭特斯拉公司使用的電機是三相感應電動機,而非傳統電動車所用的稀土永磁電機。特斯拉電機採購自臺灣富田電機。如圖
基於上面,問題來了,
特斯拉Model 3採用永磁電機其並不是全部採用永磁電機異步電機還用在車上的,至於是不是全部採用永磁同步電機,那還要有一段的時間的。
下面是一段小小的科普:
磁電機,使用永磁體做轉子,是同步電機,效率相對會比異步電機高點,從力矩的控制角度而言,控制效果會好很多,如果使用那種方波形式,調速器的結構也會比異步電機簡單,這也是電動車基本上都使用永磁電機的根本原因,放眼全球,似乎只有特斯拉等少部分廠家使用了異步電機,而其他廠家,幾乎都使用永磁同步電機。在這裡要說一下的是國內的大部分的電動車企業膽子真的很肥。之所以這麼說,大家可以看一下除了永磁電機的優點以外,你還要看一下它也有它的弱點。在沒有解決之前。任何有瑕疵的地方都是車企業應注意的地方。不光是造車也是對千萬用戶的負責。這也是本人行文的目的,寧願用成熟穩定的技術也不能把用戶作小白鼠,至少這是負責任的。
永磁同步電機
異步電機,自從發明家特斯拉改進性發明以來,結構一直比較穩定,而且非常簡單可靠,維修容易,製造和維護成本非常低,這是它在工業場合廣泛應用的根本原因。
電動汽車用交異步電機
但是異步電機的調速系統,很長時間都沒有突破,異步電機,基本上局限於定速場合,一直到上個世紀80年代以後,因為功率關鍵技術突破,IGBT等產品上市了,變頻器調速出現了,異步電機的調速才得到了大規模的應用,在國內使用異步電機變頻調速,也是上個世紀末才開始的。矢量和直接轉矩控制技術成熟後,異步電機的調速性能已經和有刷直流調速媲美了,中小型的異步電機調速系統,性價比也趕超了有刷直流電機。
在性能和價格都突破的前提下,特斯拉以往的車用電機,就大膽使用了異步電機來做車子的動力心臟。雖然異步電機效率低點,但是因為穩定可靠,對於車載惡劣環境下,使用它還是有優勢的,而特斯拉的異步電機,使用了銅轉子(普通異步電機一般使用鋁轉子),這樣能提升一點效率。
使用銅轉子的特斯拉交流異步電機
而永磁同步電機,雖然成本會貴點,效率始終會高於異步電機。永磁同步電機,需要用到稀土材料,中國是稀土大國,在應用這種電機時候,有成本優勢,這也是國內幾乎所有的車企,都使用永磁同步電機的重要原因。
目前國內特點是山東,江蘇等地產的滿大街跑的電動三輪車,也使用了永磁同步電機,調速系統簡單,雖然電機貴點,但是調速器成本降低了,綜合起來,反而會性價比更高。
在電池容量遲遲沒有突破前提下,續航裡程是電動車的焦慮重點,使用同步電機,可以讓車子在同樣容量電池下能跑出更遠的裡程,相信這也是特斯拉也使用永磁同步電機的最根本原因。
重點來了:
但是永磁同步電機,也有軟肋,因為稀土材料都怕高溫,車載環境溫度比較高,使用時間長了,會有丟磁的問題存在,這樣會讓電機扭矩下降,功耗增加,所以如何讓電機運行溫度低,也是各車企頭痛的問題了,想想當年的有刷直流電機,雖然調速性能出色,效率也很高,但是因為碳刷維護麻煩問題,所以逐步退出很多市場了。永磁體如果不能處理好可靠性問題,也變成成為使用者的另外一個「碳刷」。很多小電驢,使用一段時間後,的確會出現電機退磁問題,這也是給消費者帶來了很大的不方便了。
還有一種情況,稀土材料目前生產,絕大部分集中在中國,稀土本身也是一種資源材料了,逐年成本加貴,如果大家都是使用永磁同步電機生產汽車,很可能會讓稀土價格猛漲,生產成本會成為一個大問題,但是異步電機,並不存在這個問題了。
我關注的並不是這個,如果,如果是用在千家萬戶的日常生活上的技術,就應秉承安全穩妥才是車企應有的良心。
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