只有特斯拉才真正懂电机?国内车企搞不定双电机?真的是这样吗

炽页木苒 2021-07-03 16:02:16

随着电动汽车保有量的不断增大,人们接触电动汽车话题越来越多,对电动汽车技术层面的东西接触也越来越多。——今天带大家聊一个有趣的话题。大家发现没,如今高配电动汽车都采用 " 前后双电机 " 的动力配置。


只有特斯拉才真正懂电机?国内车企搞不定双电机?真的是这样吗


低配车只有 1 台电机,而高配车有 2 台。照理说 2 台电机的动力肯定比 1 台更大,可是大家也都注意到:2 台电机的车型,即使是在同样车速下,耗电速度也比 1 台电机的车型更猛。——但这一现象在特斯拉身上却似乎表现的不明显。


只有特斯拉才真正懂电机?国内车企搞不定双电机?真的是这样吗


为啥其他品牌电动汽车,只要一碰双电机耗电量就直现上升,而特斯拉却相对没有那么敏感呢?——对此国内不少知名汽车媒体 " 经过调查后 " 给出了解释。——原来是特斯拉很好的避开了 " 电机之间拖后腿 " 的难题!


前后双电机为何更费电?


是因为电机转速不同步拖累了


EMMM?电机之间还会拖后腿?这么神奇?我们来看看媒体是怎么介绍的:理想情况下,汽车的前后轮转速一致,因此前后电机的转速也是一致的。步调一致向前进,互不干扰!但理想是丰满的,现实是骨感的。汽车的前后电机在任何时候都不可能处于 " 转速完全一致 " 的状态。


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首先我们就无法保证车上所有车轮磨损情况、新旧程度都一样。所以轮胎和轮胎本身就存在直径误差和周长误差。其次任何汽车在转弯过程中,都是前轮转速高于后轮(" 阿克曼梯形 " 理论,一般车友无需弄懂这个)。


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如此一来,汽车前轮与后轮的转速,根本不可能做到在任何瞬间都完全一致。因此前后电机的转速必然存在微弱转速差。——看起来这似乎没啥问题,但你要是仔细琢磨,就会发现事情没这么简单!


一台电机快,而另一台电机慢。这意味着什么?——意味着其中一台电机是被另一台电机 " 拖着走 " 的,这台 " 废柴 " 电机本身没有出力不说,反而成了 " 勤劳 " 电机的累赘。——你这边踩着 " 电门 ",而那边厢,那台 " 废柴 " 电机却因为巨大阻力,相当于给你轻轻捏着刹车 ……


特斯拉更懂选择电机?


永磁 + 交流 = 不拖后腿?


道理听起来似乎说得通,但这并没有解释 " 为啥特斯拉在这方面的表现并不明显 " 这一问题。而知名汽车媒体们 " 研究 " 后表示破解了其中的奥秘!他们说:原是因为 " 特斯拉更懂选择电机 ",因此有效避开了 " 拖后腿问题 "!


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此话怎讲?目前国内绝大多数电动汽车都采用 " 前后 2 台永磁电机 " 的配置。而永磁电机里含有永磁体,所以自带磁场。这一类电机如果被速度更快的电机 " 拖着走 ",他们是会产生巨大的阻力的(这就是 " 能量回收 " 的本质原理)。


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" 前后 2 台永磁电机 " 的车在实际行驶中就会非常尴尬:电机 A 会不停干扰和影响电机 B,搞得耗电量远高于 " 单电机 " 方案。而特斯拉采用 " 永磁电机 + 交流感应电机 " 的混搭方案,与大多数车都不同。


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交流感应电机本身没有永磁体,不会产生磁场,所以就算是被 " 拖着走 " 也不会有阻力产生,无非就是相当于 " 空挡滑行 " 罢了。因此特斯拉选择 " 永磁电机 + 交流感应电机 " 的方案,完美避开了 " 一台电机成为另一台电机累赘 " 的尴尬 ……


其实原理并非如此


也不用刻意神话特斯拉


哇!此处应有掌声!严密的证据链条,严谨的逻辑推导 …… 看起来天衣无缝。我相信很多汽车技术爱好者都阅读过类似的文章或者浏览过相关视频。但是大家似乎忽略了另一个逻辑问题:国内汽车厂家为啥就不懂这看起来很简单的道理?难道他们连选择电机都不会?


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这显然不可能!其实是那些媒体压根就不懂电机!要知道交流感应电机(异步电机)虽然没有永磁体,但工作时却有感应磁场存在。只要变频器通电,并且供电频率低于电机转速,交流异步感应电机也一样会进入到 " 能量回收 " 模式,一样会产生巨大的阻力。而且异步电机的 " 能量回收 " 效率是很高的!——因此另一台电机的转速比它高的话,它一样会成为 " 累赘 "!


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那如何解决这个矛盾?方法很多,比如可以用纯硬件的办法。例如在保时捷的方案中,后轮电机是通过一颗单向离合器驱动车轮的(可以想象成自行车的 " 飞轮 ")。如果前轮电机转速高于后轮,后轮电机就进入到 " 自娱自乐 " 的空转状态,不会拖累前轮电机。


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当然也可以用软件的办法。例如自动调节变频器的输出频率," 让频率追着转速跑 ",或者干脆瞬间断电让电机空转。都是办法!汽车厂家不可能傻到把问题放在那里不去解决,所以那些媒体们的 " 分析 " 其实都站不住脚。


特斯拉真正厉害的核心技术


是能量管控 BMS 技术


对于国内一众品牌全部使用 " 前后永磁电机 " 的原因,不外乎是为了控制成本。因为前后电机同类,控制方法也一样,设计起来比较紧凑,调试量也相对少很多。至于 " 电机的拖后腿难题 " 真要解决起来简直太容易!不做速度闭环 + 限电机转速就行。


说真的,电驱动发展了上百年,你们真以为工程师搞不定 " 拖后腿 " 问题?如果亲爱的读者您刚好是从事电机拖动专业的,想必很熟悉《电机学》中最基本的 " 四象限 " 原理。想想看生活中无论是地铁列车还是高铁,哪一个不是多电机平衡控制的实际运用?


只有特斯拉才真正懂电机?国内车企搞不定双电机?真的是这样吗


最后一个问题:为啥特斯拉在实际使用中,这方面的表现会好于其他品牌呢?答案很简单:特斯拉的电源能量管控 BMS 系统是做的真心厉害!平心而论抛开安全或者其他问题,单说 BMS 技术,特斯拉确实是走在了前面。这方面做的越精细,整车在复杂公况下的能耗就越低。这才是其他品牌需要研究和提升的东西!


来源:大虎悠

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