◆ 先進(jìn)的特斯拉卻用了“落后”的交流異步電機(jī)？

　　再來看特斯拉Model S P100D，其在開啟狂暴模式時(shí)的0-100km/加速時(shí)間僅為2.7秒，最高車速同樣為250km/h。這樣出色的性能得益于其看似“落后”感應(yīng)異步電機(jī)。為什么說這種電機(jī)比較“落后”？這是因?yàn)橐恍┍容^低端的純電動(dòng)車，比如大家常說的老年代步車、公園里的電瓶車，大都使用的是感應(yīng)異步電機(jī)。所以“廉價(jià)感”、“落后”這樣的標(biāo)簽就被貼在了這種電機(jī)上。但在特斯拉成功之前，大多數(shù)人其中也包括我都不知道，其實(shí)感應(yīng)異步電機(jī)可以做到性能如此強(qiáng)大的地步。

■ 成本相對(duì)較低、性能不會(huì)受溫度影響

　　看著這些數(shù)據(jù)，真的可以用“可怕”來形容這臺(tái)車子。那么它那顆強(qiáng)大的“心臟”還有什么其它的優(yōu)勢(shì)呢？首先，相對(duì)于永磁同步電機(jī)來說，感應(yīng)異步電機(jī)的成本比較低，主要是因?yàn)闊o需使用昂貴的永磁材質(zhì)來制造轉(zhuǎn)子。其次，就是其轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)是通電之后形成的電磁場(chǎng)，所以轉(zhuǎn)子的磁場(chǎng)不會(huì)存在退磁現(xiàn)象，其可適應(yīng)的工作環(huán)境溫度要比永磁同步更廣一些。

■ 能耗相對(duì)較高、低速性能不如永磁同步電機(jī)

　　由于感應(yīng)異步電機(jī)構(gòu)造的原因，想要更有勁兒，電機(jī)內(nèi)部的導(dǎo)電體就要增加體積，所以在與永磁同步電機(jī)相同功率的感應(yīng)異步電機(jī)體積會(huì)相對(duì)大一些、重量沉一些。那帶來的副作用就是占用車內(nèi)的空間更多，給車輛的自重加碼，增加了自身的能量損耗。不過，Model S P100D用100kWh的超大容量電池彌補(bǔ)了這一點(diǎn)不足。但電機(jī)重量大、加上超大載電量的電池體重固然輕不了，所以其能量轉(zhuǎn)化的效率會(huì)受自重的影響而減小。

　　其次，就是其調(diào)速范圍小，在高轉(zhuǎn)速的工況下能量轉(zhuǎn)化效率比較高。這就導(dǎo)致Model S P100D在低速行駛時(shí)能耗會(huì)比同功率的永磁同步電機(jī)要大；而高速行駛中，雖然這種工況下感應(yīng)異步電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率會(huì)高一些，但風(fēng)阻給車輛帶來的高能耗又使車輛電量消耗很快�？偨Y(jié)起來，Model S P100D在各個(gè)工況下都要比同功率的永磁同步電機(jī)能耗水平高，簡(jiǎn)單的說就是什么時(shí)候都費(fèi)電。

● 永磁同步和感應(yīng)異步到底誰會(huì)成為主流？

　　通過兩個(gè)極具代表性的車子，我們也對(duì)兩種不同技術(shù)路線的電機(jī)有了一個(gè)初步的了解。那么在它們之間，到底誰將會(huì)成為未來的發(fā)展趨勢(shì)呢？在下結(jié)論之前，我們還是先來總結(jié)一下這兩種電機(jī)各自的特點(diǎn)吧。

　　從兩種電機(jī)的優(yōu)缺點(diǎn)上來看，永磁同步電機(jī)功率密度大，低速、高速工況均處于較高的能量轉(zhuǎn)換效率。所以相對(duì)于高速工況才有較高效率的感應(yīng)異步電機(jī)來說，更適合低速工況較多、頻繁起步停車的城市道路。這也就不難解釋為什么現(xiàn)在生產(chǎn)的純電動(dòng)車型中，永磁同步電機(jī)處于主流地位。

　　再有一個(gè)原因就是由于大多數(shù)的純電動(dòng)車并不追求極高的性能，所以電機(jī)的功率不會(huì)太大，就算永磁同步電機(jī)的單位功率成本較高，但各家采用的電機(jī)功率并不會(huì)高到能大幅影響造車成本的地步。所以除了生產(chǎn)需要搭載大功率電機(jī)性能車之外，車企在生產(chǎn)乘用車的時(shí)候還不會(huì)因?yàn)檫@一點(diǎn)而考慮改為使用感應(yīng)異步電機(jī)的技術(shù)路線。

　　那么特斯拉也知道感應(yīng)異步電機(jī)在低速工況下存在能耗相對(duì)較高的劣勢(shì)，但為什么還要堅(jiān)持采用這種電機(jī)？?jī)H僅是由于成本低嗎？也不盡然，特斯拉選擇這種技術(shù)路線還有其他的考慮。其中，最主要的原因是制造永磁轉(zhuǎn)子的材質(zhì)——釹鐵硼，對(duì)于美國(guó)本土來說屬于稀缺資源。釹鐵硼永磁材料是稀土資源，對(duì)于稀土資源缺少或稀土工業(yè)不發(fā)達(dá)的國(guó)家而言，車用動(dòng)力電機(jī)的技術(shù)方案是與國(guó)家安全相關(guān)的，所以“米國(guó)”大叔們?nèi)匀粓?jiān)持著感應(yīng)異步電機(jī)的“技術(shù)壁壘”。但相比之下，歐洲人并沒有美國(guó)人對(duì)于稀土資源那么“過分緊張”，很多歐洲企業(yè)還是選擇了永磁同步電機(jī)的技術(shù)路線。

　　既然說到了稀土資源，在這里給大家再提供一個(gè)冷知識(shí)，我國(guó)和日本對(duì)于其他國(guó)家而言在稀土資源方面有著絕對(duì)的先天優(yōu)勢(shì)。我國(guó)擁有全球70%的稀土資源，釹鐵硼磁性材料的總產(chǎn)量達(dá)到全球的80%（盡管高端釹鐵硼產(chǎn)量有限）。日本則是稀土產(chǎn)業(yè)的大國(guó)，世界銷量前三的釹鐵硼公司：住友特殊金屬公司、新越化學(xué)實(shí)業(yè)公司和TDK集團(tuán)都是日本公司，其實(shí)力可見一斑。所以，在中國(guó)品牌和日本品牌的純電動(dòng)車型上使用永磁同步電機(jī)可以說是件稀松平常的事情。

　　不過，目前有消息表明特斯拉也開始向永磁同步電機(jī)的技術(shù)路線轉(zhuǎn)變了。之前曾有海外媒體稱在對(duì)話特斯拉電機(jī)設(shè)計(jì)師Konstantinos Laskaris時(shí)他透露，特斯拉MODEL 3車型將放棄使用感應(yīng)異步電機(jī)而改為使用永磁同步電機(jī)。按常理來看，這是特斯拉“迷途知返”，為了提高電機(jī)的能量轉(zhuǎn)換效率、降低能耗、增加續(xù)航里程而改變了技術(shù)路線。但還有一個(gè)原因也可能是導(dǎo)致特斯拉改變技術(shù)路線的導(dǎo)火索。

● 花邊舊聞：特斯拉曾吃“排放超標(biāo)”罰單

　　大家是否還記得在2016年的時(shí)候，一個(gè)有著“花園城市”之稱的東南亞國(guó)家，為特斯拉開具了第一張“碳排放超標(biāo)”罰單。就憑借這一紙罰單，就讓特斯拉車主繳納了折合人民幣約7萬元的罰金。說來也是奇怪，作為低碳環(huán)保零污染的純電動(dòng)車怎么會(huì)在新加坡攤上了“排放超標(biāo)”的罪名了呢？

　　當(dāng)時(shí)的情況是這樣的，被處罰的特斯拉Model S在接受新加坡政府車輛碳排放標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)時(shí)，被告知該車每公里要消耗444Wh電量（44.4kWh/100km），而新加坡的相關(guān)規(guī)定，對(duì)于所有電動(dòng)車輛，電能源消耗標(biāo)準(zhǔn)是0.5g/Wh二氧化碳，換算下來，當(dāng)時(shí)那輛Model S二氧化碳排放量為每公里222g，而一個(gè)百公里耗油7L的普通燃油車的碳排放量是189g，所以判定特斯拉屬于超標(biāo)排放。但是這一案例在全球的純電動(dòng)車領(lǐng)域可以說是被吵的沸沸揚(yáng)揚(yáng)，特斯拉CEO馬斯克還就此事向新加坡政府討過公道，但有真實(shí)數(shù)據(jù)為證，也只能乖乖受罰。但罰金馬斯克有沒有贊助那位Model S車主，這就不得而知了。

　　有了這樣的慘痛教訓(xùn)，特斯拉便開始走上了“節(jié)能減排”之路，比如優(yōu)化電控系統(tǒng)控制邏輯，以降低能耗水平等。不過，到了Model 3上，也可能是由于車型更小的原因，加上世界各國(guó)對(duì)低能耗的要求也越來越高。這也就導(dǎo)致Model 3將使用永磁同步電機(jī)的消息從特斯拉內(nèi)部傳出。

全文總結(jié)：

　　其實(shí)，永磁同步電機(jī)和感應(yīng)異步電機(jī)在純電動(dòng)車領(lǐng)域是兩大主要技術(shù)方向，并不能泛泛的評(píng)論誰好誰壞，還是要看使用場(chǎng)景和車輛的設(shè)計(jì)初衷。在同等功率條件下，永磁同步電機(jī)的體積更小、效率更高，比較適合路況復(fù)雜、頻繁起停的工作環(huán)境；而感應(yīng)異步電機(jī)，成本相對(duì)較低，收環(huán)境溫度變化影響較小，更適合高速路段行駛的工況，可以說兩種電機(jī)各有千秋。而隨著永磁材料技術(shù)的不斷進(jìn)步，永磁同步電機(jī)在高轉(zhuǎn)速方面也逐漸有了突破，目前可以達(dá)到16000rpm甚至更高。而且在一些國(guó)家的法規(guī)面前，車企不得不想方設(shè)法去降低能耗，以滿足當(dāng)?shù)卣�策的要求。所以，由此可見，在乘用車上，無論是家用車還是性能車，在沒有更新、更高效的技術(shù)出現(xiàn)之前，動(dòng)力系統(tǒng)上應(yīng)用永磁同步電機(jī)將會(huì)是一個(gè)大趨勢(shì)。（文/圖 汽車之家 許博）

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