◆ 先進的特斯拉卻用了“落后”的交流異步電機？

　　再來看特斯拉Model S P100D，其在開啟狂暴模式時的0-100km/加速時間僅為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”感應異步電機。為什么說這種電機比較“落后”？這是因為一些比較低端的純電動車，比如大家常說的老年代步車、公園里的電瓶車，大都使用的是感應異步電機。所以“廉價感”、“落后”這樣的標簽就被貼在了這種電機上。但在特斯拉成功之前，大多數(shù)人其中也包括我都不知道，其實感應異步電機可以做到性能如此強大的地步。

■ 成本相對較低、性能不會受溫度影響

　　看著這些數(shù)據(jù)，真的可以用“可怕”來形容這臺車子。那么它那顆強大的“心臟”還有什么其它的優(yōu)勢呢？首先，相對于永磁同步電機來說，感應異步電機的成本比較低，主要是因為無需使用昂貴的永磁材質來制造轉子。其次，就是其轉子的磁場是通電之后形成的電磁場，所以轉子的磁場不會存在退磁現(xiàn)象，其可適應的工作環(huán)境溫度要比永磁同步更廣一些。

■ 能耗相對較高、低速性能不如永磁同步電機

　　由于感應異步電機構造的原因，想要更有勁兒，電機內(nèi)部的導電體就要增加體積，所以在與永磁同步電機相同功率的感應異步電機體積會相對大一些、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了這一點不足。但電機重量大、加上超大載電量的電池體重固然輕不了，所以其能量轉化的效率會受自重的影響而減小。

　　其次，就是其調速范圍小，在高轉速的工況下能量轉化效率比較高。這就導致Model S P100D在低速行駛時能耗會比同功率的永磁同步電機要大；而高速行駛中，雖然這種工況下感應異步電機的能量轉換效率會高一些，但風阻給車輛帶來的高能耗又使車輛電量消耗很快�？偨Y起來，Model S P100D在各個工況下都要比同功率的永磁同步電機能耗水平高，簡單的說就是什么時候都費電。

● 永磁同步和感應異步到底誰會成為主流？

　　通過兩個極具代表性的車子，我們也對兩種不同技術路線的電機有了一個初步的了解。那么在它們之間，到底誰將會成為未來的發(fā)展趨勢呢？在下結論之前，我們還是先來總結一下這兩種電機各自的特點吧。

　　從兩種電機的優(yōu)缺點上來看，永磁同步電機功率密度大，低速、高速工況均處于較高的能量轉換效率。所以相對于高速工況才有較高效率的感應異步電機來說，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)的純電動車型中，永磁同步電機處于主流地位。

　　再有一個原因就是由于大多數(shù)的純電動車并不追求極高的性能，所以電機的功率不會太大，就算永磁同步電機的單位功率成本較高，但各家采用的電機功率并不會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性能車之外，車企在生產(chǎn)乘用車的時候還不會因為這一點而考慮改為使用感應異步電機的技術路線。

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

　　既然說到了稀土資源，在這里給大家再提供一個冷知識，我國和日本對于其他國家而言在稀土資源方面有著絕對的先天優(yōu)勢。我國擁有全球70%的稀土資源，釹鐵硼磁性材料的總產(chǎn)量達到全球的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，世界銷量前三的釹鐵硼公司：住友特殊金屬公司、新越化學實業(yè)公司和TDK集團都是日本公司，其實力可見一斑。所以，在中國品牌和日本品牌的純電動車型上使用永磁同步電機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的技術路線轉變了。之前曾有海外媒體稱在對話特斯拉電機設計師Konstantinos Laskaris時他透露，特斯拉MODEL 3車型將放棄使用感應異步電機而改為使用永磁同步電機。按常理來看，這是特斯拉“迷途知返”，為了提高電機的能量轉換效率、降低能耗、增加續(xù)航里程而改變了技術路線。但還有一個原因也可能是導致特斯拉改變技術路線的導火索。

● 花邊舊聞：特斯拉曾吃“排放超標”罰單

　　大家是否還記得在2016年的時候，一個有著“花園城市”之稱的東南亞國家，為特斯拉開具了第一張“碳排放超標”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)保零污染的純電動車怎么會在新加坡攤上了“排放超標”的罪名了呢？

　　當時的情況是這樣的，被處罰的特斯拉Model S在接受新加坡政府車輛碳排放標準檢測時，被告知該車每公里要消耗444Wh電量（44.4kWh/100km），而新加坡的相關規(guī)定，對于所有電動車輛，電能源消耗標準是0.5g/Wh二氧化碳，換算下來，當時那輛Model S二氧化碳排放量為每公里222g，而一個百公里耗油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排放。但是這一案例在全球的純電動車領域可以說是被吵的沸沸揚揚，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，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，加上世界各國對低能耗的要求也越來越高。這也就導致Model 3將使用永磁同步電機的消息從特斯拉內(nèi)部傳出。

全文總結：

　　其實，永磁同步電機和感應異步電機在純電動車領域是兩大主要技術方向，并不能泛泛的評論誰好誰壞，還是要看使用場景和車輛的設計初衷。在同等功率條件下，永磁同步電機的體積更小、效率更高，比較適合路況復雜、頻繁起停的工作環(huán)境；而感應異步電機，成本相對較低，收環(huán)境溫度變化影響較小，更適合高速路段行駛的工況，可以說兩種電機各有千秋。而隨著永磁材料技術的不斷進步，永磁同步電機在高轉速方面也逐漸有了突破，目前可以達到16000rpm甚至更高。而且在一些國家的法規(guī)面前，車企不得不想方設法去降低能耗，以滿足當?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、更高效的技術出現(xiàn)之前，動力系統(tǒng)上應用永磁同步電機將會是一個大趨勢。（文/圖 汽車之家 許博）

查看同類文章：

電動車技術

更多精彩內(nèi)容：

設計師訪談

凹凸姐漫談

2022中國汽車論壇

做汽車達人，不做汽車盲人！