好在通常情況下，工程師一定會讓電機工作在最優效率點，“每個方程只需要求最優解”，臺架工作只要根據最優電流配比的標定就可以。

但特斯拉的工程師就沒那麼幸運了，因為Model 3這臺電機被賦予了兩個功能——驅動與加熱

比如說此時電機功率為20kW，需要的發熱功率為5kW。那麼需要改變電流配比，將電機驅動效率降到75%，剩下的25%功率用來發熱。

這就導致，工程師不僅需要求最優解，還根據發熱需求計算75%效率或者85%效率等時候的id和iq，從而確保各個效率下電機扭矩的準確性，確保加熱需求的同時，又避免電機、電池面臨熱失控的風險。

驅動功率是隨駕駛員需求是實時變化的，發熱功率也會依據座艙空調、電池的溫度實時調整。這二者變化節奏不同，將導致電機效率也會不斷的動態改變。

這對於電機的動態控制提出了很高的要求，等於在電機控制方面增加了一個維度，可能需要在MCU軟件中準備多款效率MAP，確保輸出功率和發熱量都能滿足控制需求。

03 特斯拉的熱管理模式有什麼好處？

這種加熱方式雖然複雜，但一旦實現，優點也是顯而易見：

01 充分利用了電機餘熱，能量使用率提高。

電動車加速時，功率達到30kW再正常不過。假設此時的電機效率為90%，那麼有10%即3kW的熱功率產生為電池包加熱。和一個普通高壓PTC最大輸出功率相當。也就是說可以達到跟高壓PTC相近的加熱效果。而電池加熱可以釋放電池的更多可用能量，形成良性循環，提升續駛里程。

但還要考慮行駛中的另一個方面，電機降低效率提高散熱量的本質，還是需要通過電機消耗電池的電量。所以加熱後釋放的能量，與加熱時所消耗的能量，二者衡量殊多殊少是關鍵。

因此，目前電池加熱的使用場景主要還是在快充中提升充電速度。Model3也專門設計了一套邏輯：電池溫度較低時，如果用戶在導航中設置目的地為快充樁，那麼在行車過程中系統就會提前對電池進行預熱，保證用戶到達快充樁時可以獲得最大的充電功率。

02 最大輸出功率大，加熱效果好。

普通高壓PTC功率管最大輸出功率在3kW左右，而電機本身可承受溫升的功率至少有7-8kW，短時間內對電池加熱的升溫效果會更好。

這點讓我們用實測數據來說明。回到我們文章開始提到的那臺角落裡的Model 3，第一步打開冰箱（環境轉榖試驗艙），第二步把車放進去，第三步不是冰箱，是開始測試。

環境溫度約-10℃。停車時，後軸電機處於工作狀態，但不輸出扭矩，此時產熱功率約

3kW；

行車過程中，後軸電機在通過降低效率，產生熱量。10km/h車速時後軸電機效率低至25%，20km/h車速時後軸電機效率低至40%，電池溫升速率大概可以做到1℃/min。

下圖所示為快充過程中電機產熱對電池進行加熱過程中的溫度變化曲線：

03 獲得穩定的能量回收駕駛體驗。

電動車用戶在冬季形式還有一個小小的困擾——在溫度較低且SOC較高時，能量回收的減速拖拽力達不到正常的水平，你可能習慣了某個強度的制動能量回收力度，卻發現冬天充滿電開出門的時候和平時的習慣不一樣，必須補一腳剎車。而隨著SOC下降和溫度上升，感覺又慢慢變回來了。這種回收強度的不確定性讓人十分討厭。

這是因為低溫高SOC時，電池的充電功率受到限制，電機無法發出較大的制動扭矩，和日常行駛的感受有所差異：

P=F*V/η

P為電池充電功率；F為整車制動力；V為車速；η為電機發電效率

同等車速v下，電池充電功率P越受限，整車可產生的制動力F越小。

但是，如果通過我們剛剛的方案，可以實現電機效率η的調節。就能做到更小的充電功率P之下，實現更高制動力F，車輛在各種環境下的駕駛一致性會更好。

總體來說，在Model 3上特斯拉的工程師一直很任性，取消儀表，電池採用大模組，首個SiC功率半導體……在加熱這件事上，靠自己優秀的電控與創新能力，他們又秀了一波操作。成本幾乎不提高或者說下降的前提下，提升了整個電池的性能，可以說幾乎將能量效率發揮到了極致。

在這方面的背後，實際上主機廠是對於核心技術的真正掌握，和各部門工程師之間的強大協同，以及對於供應商的強大控制能力，這是值得我們學習借鑑的。

感謝工程師齊方庭、趙烈劍、許政、伍宇飈等對本文的大力支持

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