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電機設(shè)計新玩法—特斯拉汽車

 2014年,一款純電動的發(fā)動機突然出現(xiàn)在大家的視線中,如一匹黑馬勇奪了年度綠色發(fā)動機大獎,這款發(fā)動機,正是特斯拉Model S所搭載的特斯拉電動機。特拉斯電機奪冠是毫無疑問的,它以票數(shù)上的絕對優(yōu)勢成功衛(wèi)冕。在此之前,這一獎項從來都是傳統(tǒng)發(fā)動機及混合動力的天下。這是國際發(fā)動機大獎上的第一次,也標志著一個新紀元的開始。一直以來,純電動汽車一直被認為技術(shù)尚未成熟,但隨著特斯拉的問鼎,新的玩法已經(jīng)初現(xiàn)端倪。

特斯拉汽車的初現(xiàn)絕對是顛覆性的,無論是銷售模式還是驅(qū)動形式都彰顯著它的獨一無二。與傳統(tǒng)燃油汽車不同,特斯拉汽車的動力系統(tǒng)主要由儲能系統(tǒng)、功率電子模塊、電動機、順序變速箱四部分組成。其中儲能系統(tǒng)由鋰離子電池組成,也就是特斯拉的動力源泉。

特斯拉汽車Tesla Model S P85D所搭載的電機絕對可以吸引眾多的目光,特斯拉體內(nèi)的那顆三相感應(yīng)電動機最大功率可達515KW(700Ps),加上雙電機四驅(qū)設(shè)計,令P85D的百公里時速加速在3.4s內(nèi)便可完成,電動機的扭矩也更讓眾多燃油汽車不可企及,且其自身還可以在一定范圍內(nèi)對扭矩輸出進行調(diào)節(jié),使其不必在任何情況下都拼盡全力,進一步提升性能。

Model S P85D的前后兩款電機的方案與P85相同,依然采用三相感應(yīng)電機,轉(zhuǎn)速范圍12000rpm到20000rpm,在減速機配合下,可輕易產(chǎn)生930N.m,所以可以這樣說,電動機加速快,其實是由電機本身的物理特性決定的。電機可容易達到額定轉(zhuǎn)速,然而電機的超速控制就比較困難了,因為電機超速后,轉(zhuǎn)矩會迅速地下降,這也就是為什么特斯拉從不宣傳大于100Km/h加速時間的原因,因為與時速小于100km/h的加速時間比起來,簡直不堪入目。 

雖然純電動車追求于采用電機直接驅(qū)動輪轂,但限于成本、重量和實現(xiàn)難度,這樣的配置依然很少見,除個別不差錢的土豪車型,比如奔馳SLS AMG Electric Drive直接使用了四個永磁同步電機。而特斯拉Model S上的感應(yīng)電機由于電機本身的特性,能量密度要比永磁電機小很多,故體積并不小。但如果要在提升馬力和降低車重之間選擇,工程師更愿意選擇降低車重,畢竟相對馬力效果提升更容易事半功倍。

在電池技術(shù)沒有取得突破性進展的時候,電池重量就是電動車最致命的傷痛,顯然特斯拉Model S對車身重量的改良已經(jīng)自暴自棄了,限于這一因素,特斯拉最終還是選擇了感應(yīng)電機來提升馬力。特斯拉Model S P85D的前電機為224馬力,而后電機輸出為478馬力,總輸出功率達到了驚人的700馬力。這時候什么2噸車重已經(jīng)變得不再那么重要,特斯拉Model S P85D貫徹了美國人最簡單暴力的思維:只要馬力大,板磚都能飛起。

P85D在性能上雖然有吸引眼球的嫌疑,但3.4秒破百速度,他的性能無可挑剔,前后置雙電機配置依靠特斯拉優(yōu)化過的算法,特斯拉在動力分配上十分優(yōu)秀。特斯拉無論是動力還是在節(jié)能、續(xù)航方面都有很大優(yōu)勢,426km純電動模式超長續(xù)航里程讓它領(lǐng)先了其他電動車型一大截。更長的一次充電行駛里程使人們可以更從容地規(guī)劃自己的旅途,減少了人們因半路擱淺而產(chǎn)生的顧慮。

雙電機四驅(qū)方案可以將其看成一臺電腦的“雙核”處理過程。在加速過程中,前后兩個電機根據(jù)控制命令,產(chǎn)生不同的動力交錯輸出,從而實現(xiàn)更快的加速,而這一切將全部歸功于特斯拉本身對電機控制命令的優(yōu)化。通過優(yōu)化的算法,不僅可以更快地加速,還能適應(yīng)不同的行駛狀況,在不同的狀況下,都能保持汽車的高效運行。也就是說,優(yōu)異的控制算法,結(jié)合高效的電機,兩者相得益彰,是特斯拉汽車完美運行的保證。

當然,純電動汽車行業(yè)想要發(fā)展,仍需考慮諸多的因素,如大多數(shù)電動車充電時間長、基礎(chǔ)配套設(shè)施仍有待完善等,都制約著純電動汽車成為人們?nèi)粘3鲂械氖走x。但隨著時間的推移,這些制約或許會逐步消除,零排放及更低出行成本的優(yōu)勢將會進一步凸顯,人們也在期待那一天的來臨。這一次,特斯拉電機以零排放問鼎綠色發(fā)電機大獎實至名歸,反映著人們的新能源汽車的向往,隨著充電效能及配套設(shè)備的提高,汽車行業(yè)乃至電機行業(yè)新的游戲規(guī)則即將出現(xiàn)。

特斯拉Model S P85D正在發(fā)揮它最擅長的事情,實用與否需要實驗驗證。至少特斯拉已經(jīng)在用行動告訴別的車場,關(guān)于電動機的設(shè)計,其實還有很多玩法。其實,電機的測試也有很多玩法,廣州致遠電子MPT1000陪你一起來玩。

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