科技說|從蔚來ES6的續航數據,看永磁和感應之爭

在純電動的驅動領域,電機到底是感應異步電機好還是永磁同步電機好一直是有爭論的。這種爭論,甚至一度上升到“誰替代誰”的高度。

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既然是爭論,自然也就沒有最終答案。一些常識性的解讀,有時候反而會增加人們的疑惑。例如都說永磁同步成本高,但事實卻是“高級車”(如特斯拉、捷豹I-PACE、奧迪e-tron、奔馳EQC)大多用的是感應異步,而絕大部分國產的“便宜車”卻全是永磁同步。還有爭論最多的能效問題。

最近蔚來ES6的上市,推出了一個很特別的組合。在蔚來ES6的性能版上,它採取的是前永磁同步電機、後感應異步電機的組合方式。這似乎讓我們可以看到“和諧”的一面。也就是說,永磁同步和感應異步應該是各有優劣且可以優勢互補的。尤其是在續航里程這個關鍵環節上,這種組合居然做到了“1+1>2”的效果。

ES6的續航優於ES8,確實與“永磁同步”有關

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ES6在配備同樣“70度電”電池的情況下,性能版的工況續航里程達到了430公里,比ES8的355公里多了不止一點點。ES8的整備質量更高(導致續航里程短)是原因之一,但絕非全部。這其中,ES6性能版的前電機配備了永磁同步應該也是主要原因之一。

也就是說,永磁同步電機的效率優勢,在ES6和ES8的比對上顯現出來了。

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Tips:大白話永磁同步與感應異步

我們小時候應該都玩過或拆裝過電動機。即便沒有,至少物理書上應該也看到過。電動機的結構比發動機要簡單得多。最直白的看,那就記住一點就行:一個轉子,一個定子,轉子在定子的磁場裡轉。

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過去的那些小電機裡,一般都是一個磁鐵、一個線圈(也就是電磁鐵)。這個磁鐵,其實就是“永磁”。當線圈的部分不通電的情況下,沒有電磁、電機不動。線圈通電後產生電磁,與“永磁”的磁場發生作用,於是電機就“轉起來”了。

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這種結構很簡單,但有個問題:需要磁鐵。而磁鐵這種東西,尤其是高性能的磁鐵,需要昂貴的稀土元素。稀土是自然資源,不是取之不盡用之不竭的。

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所以工程師就想到,是不是可以用另一個電磁鐵來代替永磁體。於是,它在之前永磁電機安裝永磁體的部件上(一般為轉子),也裝上線圈。這就變成了兩個電磁鐵相互作用,通過磁力形成驅動力。

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不過以上卡叔用變速器類比,只是從實現效果的角度上說的,實際導致效率差異的原理完全不同。異步電機因為“異步”會形成感應電流,最終讓效率上打折扣。

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基於特斯拉的技術革新,目前優秀的感應異步電機,效率層面的問題解決得已經越來越好了。即便如此,在頻繁起步和低速狀態,它的效率仍不可能與永磁同步相提並論。

為何“永磁+感應”的性能版,比“雙永磁”的基準版續航更長?

以上的分析和ES6帶來的結果都比較好理解,也不大會有爭議。ES6最誇張、最意外的結果是,性能版的續航居然比基準版還長。這不太符合常規理解,因為一般認為性能越強的版本,能耗應該越高。

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不僅如此,ES6性能版與基準版最大的一個區別,是前者是“前永磁後感應”的,而後者是“前後永磁”的。如果說永磁同步的效率高續航長,那為何不是“前後永磁”的基準版續航里程更長呢?

導致這個結果的原因同樣有很多,例如性能版因為有空氣懸掛可以降低車身高度降低風阻等等。但電機組合的不同,也是原因之一。也就是說,後軸配備240千瓦的感應異步電機,而不是160千瓦的永磁同步電機,最後導致了續航里程反而延長。這如何理解呢?

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純電動驅動對於續航里程的影響,也是非常複雜的,有一系列的算法和組合方式。體型和自重較大的車,大功率電機反而存在效率優勢——尤其是高速工況下。

與此同時,感應異步電機的效率問題主要卡在起步和低速工況下,在高速運行時並不會遜於永磁同步。相反,由於感應異步電機不像永磁同步電機那樣對溫度敏感(高溫會損害永磁體),所以也更適合長時間高速行駛。

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最後的討論:

至此,本文想表達的內容基本結束,不過卡友仍有問不完的問題。

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回到文章開頭的例子:永磁同步與感應異步的成本差異和所配車型的反差,很多解讀有個誤區。這裡所對應的成本,應該是“單位功率成本”,而不是總成本。

也就是說,那些“高級車”上配備的感應異步電機功率都很大,所以總成本還是要高於國內純電動車的“永磁同步電機”的。

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然而如果那些“高級車”採用同等功率的永磁同步電機,那總成本會更高。當然,這裡面還涉及到“稀土元素中國多,國外少”等資源戰略問題,這裡就不展開了。有興趣,今後咱們還可以就永磁和感應的話題再討論。

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