03.05 为什么特斯拉的电机和其他电动汽车的电机不同呢?

用户127193481485447


原因就是永磁同步电机的制造需要稀土,而且价格高,控制复杂,所以特斯拉较少采用,国产电动车大部分采用永磁同步电机。但永磁同步电机有效率高、体积小、重量轻的优点,特斯拉在某些车型上也采用永磁同步电机。不吹不黑,不捧不贬,实事求是。




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新能源汽车龙头特斯拉公司使用的电机是三相感应电动机,而非传统电动车所用的稀土永磁电机。电动汽车(BEV)是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项要求的车辆。由于对环境影响相对传统汽车较小,其前景被广泛看好,但当前技术尚不成熟。

工作原理:蓄电池——电流——电力调节器——电动机——动力传动系统——驱动汽车行驶(Road)。

特斯拉电动机的四个关键参数

新能源汽车主要分为电动和油电混合两大类,其中油电混合的大类中又分为油电混合、插电式混合动力和增程式混合动力三类。下面着重介绍一下特斯拉汽车参数配置表中电动机部分的相关四个参数。

● 电动机最大功率(单位:kW)

简单来说,我们完全可以将电动机看作常规的内燃机,所以其同样有两个重要的参数——最大功率和最大扭矩。最大功率是指一台电动机所能实现的最大动力输出,这个概念和发动机相似,不过电动机却有着自己的动力输出特性。

电动机是一种能量转换效率很高的机器,相比内燃机30%多的工作效率,电动机通常都在85%以上,而且功率越大,工作效率也越高,而大型电机的效率甚至可以达到98%。

● 电动机最大扭矩(单位:N·m)

这个概念也与发动机的最大扭矩相近,电动机的最大扭矩不仅与电动机的转速有关还和功率有关。而电动机最大的特点就是低转速下的扭矩强劲,正是基于这一 点,在混合动力系统中,当车辆起步或急加速时,电动机可以起到辅助和弥补发动机动力特性的作用,从而提升车辆的加速性能。

● 电池支持最高续航里程(单位:km) 对于纯电动汽车、中度及重度混合动力汽车以及增程式汽车来说,它们都涉及到一个在纯电力驱动模式下的续航里程问题,这个续航里程的多少主要与电池的容量 相关,电池容量越大,续航里程就远。不过在实际情况中,由于受到外界环境的影响(特别是气温)以及空调和电器设备的使用,续航里程通常都低于工信部或者厂 家所标注的最大续航里程。

● 电池容量(单位:kWh)

电池容量也就是一块电池组中究竟蕴藏了多少能量,衡量它的单位我们用 kWh,1kWh也就是我们常说的1度电的能量。目前,国内普通的纯电动汽车的电池容量通常在20kWh左右,所以其续航里程也就只有100多公里,而像 特斯拉-MODEL S的85和P85版车型的电池组容量则达到了85kWh,所以其续航里程可以达到400多公里。 『特斯拉-MODEL S的85和P85车型的电池组容量则达到了85kWh』 而对于混合动力车型来说,其电池组的容量要相对更小一些,同时根据混合动力的程度,电池组的容量也会不同,按电池容量一般来说,普通的油电混动《插电式混动《增程式混动。

特斯拉电机为什么可以做的这么小?

影响电机输出功率的两个因素,一个是转速,一个是扭矩。两者的乘积高了,功率就大了。

特斯拉的电机功率大,原因也是一样。他有超过10000转的最高转速和600NM的扭矩,当然他的恒扭矩区在0~5500rpm,以上是恒功率区,转速提高扭矩同比例下降。

所以问题又变成怎么在那么小的体积下实现10000转的高转速和怎么提供600NM的大扭矩?

机械上实现10000转是容易的,做好动平衡,用高转速的轴承。

电路上面呢?需要转子通过高频高压的大电流,什么概念?大约是500Hz、350V,1000A,我说的是大致的范围。

带来的问题:耐压相对好解决(其实也有点难的),大电流需要很粗的导电截面,高频率会有很强的趋肤效应这是矛盾。

特斯拉怎么解决:多股线,尽可能短的线圈端部,还有是高温高频的承受力,相应的线圈、定子的散热,妙招是一体化的变频器和异步电机。

变频器一体化后,EMC的问题容易解决了。

异步电机是容易做到平稳驱动,可以高效的驱动到很高速,这是相对永磁同步电机的明显优势。

因为电机有一个额定工作转速,高于此转速需要超电压或者是弱磁驱动,异步电机弱磁很容易,只要减小相应的励磁电流就可以了。永磁同步也可以弱磁,需要增加一个相应的去励磁的电流。总的电流的承受能力有限,所以异步的优势就明显。

扭矩怎么办:增加磁场,提高磁场的有效利用率。

怎么增加:定子、转子的深槽型,增加导磁截面,还有转子磁场的一致性,减小端部的损失(他们有一个专利描述)。铜转子?更多的还是通过增加导磁截面来提高转矩。只是通过降低转子导体电阻,最大扭矩没有增加。

然后还有一个因素:一体控制器和电机设计,电机可以以最大扭矩运行,我们通常的异步电机的额定扭矩只有最大扭矩的50%不到。

综合:转速上提高了4倍,扭矩上提高了4倍,总体上就惊人了。




17评车


目前国内的主流车型采用的是永磁同步电机,特斯拉采用了异步电动机。我们国家的蔚来汽车也是异步电动机。我们国家的小鹏、几何、领跑、众泰、北汽新能源等都采用的永磁同步电动机。

特斯拉选择了异步电动机,主要是看中异步电动机高速工况下效率高的特点,契合特斯拉电动汽车的定位高端、高速、高续航的特点。

其他选择永磁电动机的品牌,主要是是看重该款电动机结构简单、运行可靠、调速性好、功率密度大的特点,契合自身适合大众消费的品牌定位,而且从长远发展看,随着永磁材料的逐步进步,永磁电动机在高转速方面也会逐渐突破,成为主流是一种趋势。

总体来说,因为品牌定位和自身发展的不同,各个厂家在选择电动机方面存在差异。





泰安小宁阳


国产大部分采用永磁电机,主要是技术门槛低,造价便宜,但电机容易热衰退,高速工况下能耗不理想,很多国产电动车标称续航500公里,但在高速情况下续航缩水40%。特斯拉采用异步交流电机,各项工况下能耗都很均衡。


小嘴贼甜贼甜


特斯拉电机转速可以很高,特斯拉即使是永磁同步电机都可以做到惊人的18000rpm,极速更高,高速能效更高,对变速箱需求更小,相对于电机最高转速只有14000的taycan来说。


月老聊车


早期特斯拉确实采用交流异步电机,某些欧洲厂家也看好交流异步电机,而日韩企业偏向于永磁同步。

但是现在不同了,特斯拉也要采用永磁同步电机了。

究竟哪条技术路线好,还是需要实际应用的效果来决定。


深蓝ME


谁来研究一下最近Yamaha的电动汽车驱动系统用的是什么电机,一看就很高端,很漂亮


燚霖1980


区别是波音飞机和大飞机C919的区别


Asssdew


同不同都不考虑电动!!


山后丛林野人


正向开发技术集成的差距越来越大……


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