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特斯拉故意选择又大又重的异步电机,难道是不够专业?

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【TouchSky摩天·资讯  转自:第一电动网】通常在购买燃油汽车的时候,了解车辆的发动机,并选择最适合自己的那一款是任何一个消费者都需要做的功课。但当我们在选择纯电动汽车的时候,却似乎很少有人注意到电动汽车的驱动电机

驱动电机代替了传统燃油汽车的发动机,将电能转化为前进的动能,使车辆得以前行。所以驱动电机的特性也决定了纯电动汽车的主要性能指标,甚至直接影响了车辆动力性、经济性和用户驾乘感受。现如今中国的纯电动汽车市场日新月异,不仅自主品牌车型种类繁多五花八门,很多合资品牌和豪华品牌的纯电动汽车也即将在2018年杀入战局抢夺蛋糕。所以,今天小泡君就跟大家聊聊电动汽车的心脏——驱动电机

虽然绝大多数人都认为迈克尔·法拉第是第一个发明电机的人,但真正让电机投入实际使用而不是止步于实验室的则是普鲁士人莫里茨·冯·雅克比。1834年5月,雅克比创造了第一台真正的旋转电机。而仅过了4年,雅克比本人就对自己的发明进行了改良,也就是第二代电机。这次的改良让它的发明更上一层楼,可以驱动一辆承载14人的小船。在当时来说,这款电机所能输出的功率已经相当可观了,而全球其他国家的科学家知道1840年左右才逐渐开发出了类似或是更好的电机。顺带一提,当时的所有电机都是直流电机。

时间来到19世纪80年代,因为交流电在长距离高压输电方面拥有非常大的优势,所以全球的科学家都在努力研发具有商业价值的“交流电机”。1888年3月11日,意大利著名电气工程师伽利略·法拉利(跟我们熟知的提出自由落体的伽利略和法拉利跑车没有什么直接关系)在一份论文中发表了他对“异步交流电机”的研究成果,而两个月后,美国著名电气工程师尼古拉·特斯拉也获得了他的“交流电机”专利授权。由于两者均为独立研发,且公开成果的时间相差不多,所以后人也很难判断究竟是谁最先发明了交流电机。有意思的是,1888年都灵皇家科学院出版了伽利略·法拉利的论文,但给这篇论文做出了“基于该原理制造的电机没有任何商业价值”的评论。

当然,随着技术不断发展,直流电机和交流电机都得到了非常广泛的应用。在纯电动汽车刚刚兴起时,由于直流电机技术比较成熟,所以当时的电动汽车大多采用了直流电机。这种电机的特点是控制调速比较简单,但结构非常复杂。所以在经历长时间的工作状态时,电机的电刷容易出现损耗。而要进行维护又要对电机进行拆解,费时费力。同时,电机运转的时候,电刷冒出的火花会让转子积累热量,形成高频电池干扰,非常容易影响车内的其他电器元件。尽管有着原理简单、调速容易等一些优势,直流电机仍然因为缺点明显而被市场淘汰掉了。所以在如今的纯电动汽车市场里,我们已经几乎看不到搭载这类电机的车型了,但不能否认的是,直流电机对电动汽车的研究和发展起到了不可磨灭的作用。

近几年的纯电动汽车领域,永磁同步电机的应用应该算得上是最为广泛了。虽然使用的是交流电,但永磁同步电机的结构和无刷直流电机类似,所以也继承了它结构简单的优点。永磁同步电机最大的特点就在于拥有非常高的功率密度和扭矩密度,也就是说,在同样的重量和体积下,永磁同步电机能输出更高的功率和扭矩。同理,在相同的功率和扭矩情况下,采用永磁同步电机就可以获得最小的重量和体积,为另一个极为重要的部件“动力电池”留出足够的空间和质量。此外,永磁同步电机还拥有噪音较小的特点,这对于家用纯电动汽车来说也是非常直观的优势之一。既然有优点,自然也有缺陷。永磁同步电机最大的问题就在于成本较高。位于电机内的永磁材料虽然号称“永磁”,但在一些情况下也会发生磁性衰退的现象。永磁材料的价格一直居高不下,同样影响了电机乃至整车的成本较高。这也是为什么,即使算上国家和地方的补贴,同样级别的燃油车和纯电动汽车,电动汽车仍然要比燃油车贵上不少。永磁同步电机如今受到了绝大多数汽车制造商的青睐,也在市面上的车型当中比较常见,像宝马i3、日产聆风、吉利帝豪EV等等非常多的纯电动车型都搭载了永磁同步电机。

相对于永磁同步电机,异步电机的有点就是成本十分低廉,这当然要归功于电机内不需要昂贵的“永磁材料”。同时,异步电机还拥有工艺简单、运行可靠、维修方便等特点,能够在复杂的工作环境中工作,也对周围工作温度的大幅度变化有比较强的适应能力。但在重量和体积是异步电机的丢分项,在同样的功率和扭矩下,异步电机所需要的体积和重量要远大于永磁同步电机。所以目前的市场上除了特斯拉之外,也很少有厂商愿意采用异步电机作为纯电动汽车的首选电机。而特斯拉之所以能够将又大又重的异步电机放进车身,还不影响动力电池的部署,正是因为它在工艺和材料方面的技术突破,当然,这也是让特斯拉价格居高不下的理由之一。除了新能源乘用车发展迅速之外,纯电动客车的发展也是日新月异。由于客车本身对于空间的要求没有乘用车来的那么严格,所以异步电机在客车领域大放异彩,像宇通、中通、金龙等等客车厂商都广泛采用了异步电机作为旗下车型的驱动电机。

如今虽然应用在纯电动汽车领域的电机以永磁同步电机和异步电机为主,但电机的种类却不远不止这两种。它们因为各种原因未能出现在纯电动汽车上,但也在各行各业为电气化产生着价值。相信在未来的某一天,一旦发现了全新的材料和技术,纯电动汽车还将有更多优秀的电机可以选择。到那个时候,买车之前恐怕就要先了解一下,各种不同的电机究竟有哪些区别了。

Tags : 特斯拉电动汽车驱动电机
芳华

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