进步还是妥协?特斯拉Model 3放弃性能 向实用主义低头

Model 3为何选择成本更高的永磁电机?

在大多数的眼中,特斯拉始终是个小众品牌,无论是性能炸裂的Model S还是炫酷实用的Model X,高昂的售价迫使很多中产阶级纷纷投入BBA的怀抱。即使特斯拉在2017年全球的交付量创历史新高,达到了为103000辆,但依旧没有改变特斯拉入不敷出的态势, 2017全年亏损近20亿美元。

特斯拉没有坐以待毙,第四款车型Model 3已经进入了量产阶段,Model 3最大的突破就是售价:3.5万美元左右(约合人民币22万),比现有车型便宜40%以上。马斯克反复强调,特斯拉未来盈利的希望就在这款已超50万订单的廉价车上。但是Model 3作为廉价车,却没有使用Model S与Model X上的感应电机,转而使用了成本更高的永磁电机,这背后的原因到底是什么?

感应电机与永磁电机区别在哪?

目前市场上的电动汽车主要使用交流感应电机(也称异步电机)和永磁同步电机作为驱动系统。交流感应电机中转子上绕有线圈,需要额外的电流进行励磁,产生磁场。异步电机运行时,可以参考为发电机的如何发电,只是这两个状态正好相反。

由于转子的转速与旋转磁场的转速不相等,所以产生了转差,转差使转子上的导体产生电流,从而在磁场中受力转动。也正是因为这个异步存在,感应电机的控制要比同步复杂一些。从结构上来看,感应电机无非就是线圈和转子铁芯的组合,因此成本低、转速高、性能好。

永磁电机主要是指永磁同步电动机,永磁指的是励磁采用的是永磁体,也就是昂贵的稀土永磁材料钕铁硼。永磁体的产生的励磁类似于异步电机中转子线圈电流产生的励磁效果。同步指的是旋转磁场的速度和转子的速度是一致的,要控制转子速度,只要控制磁场转速,也就是交流电频率就可以了,因此永磁电机控制起来更加容易一些。

特斯拉Model S/Model X使用感应电机绝不是为了降低成本

首先,可以明确的是Model S/Model X使用感应电机绝不是为了降低成本,从上图可得知,感应电机的过载能力更强,更容易实现更快的百公里加速,同时结构更稳定,转速峰值也更高。

Model 3为何选择成本更高的永磁电机?

其实,Model 3选择永磁电机的原因很简单,就是以牺牲性能为代价去提高电能利用率,增加续航里程。

Model 3的底盘相对Model S小很多,而一块块电池组几乎占据车辆底盘的全部,即使Model 3已经将原有松下提供的18650锂电池换成了能力密度更高的21700锂电池,但是标准版电池容量50KWh,长续航版电池容量75KWh,还是远远低于Model S的70~100KWh的电池容量。正是因为永磁同步电机的负荷、峰值效率更高,使得Model 3的75KWh的长续航版500公里的续航里程,已经反超Model S P90D的90KWh的489公里的续航里程。

另外一点,Model S上的8000多节18650电池成本占全车的成本的40%,马斯克明确表示Model 3换上21700后电池成本将会下降30%以上。当然这些电池成本省下的钱会远多于换装永磁电机的成本。

以后的特斯拉产品都会换装永磁电机?

早在2016 年 10 月,国内新能源材料公司中科三环就宣布与特斯拉进行合作。美国的稀土资源相对匮乏,汝铁硼材料几乎都是从中国进口,从特斯拉在华建厂的各种传闻来看,马斯克似乎也不用担心汝铁硼材料的供应问题。那是不是意味着以后的特斯拉产品都会换装永磁电机?

其实永磁电机存在一个巨大的短板,永磁体在高温、强振动时易发生退磁现象。除此之外,永磁电机在低速大功率运行时,定子强电磁场会在转子中产生涡流也会产生退磁现象。这就要求搭载永磁电机的电动汽车不能频繁的高负载启动或高负载持续运行。

这也就造成了搭载永磁电机的比亚迪秦EV以及宝马i3等电动汽车加速不太快,百公里加速都在7秒左右,而搭载感应电机的Model S可以做到百公里加速3秒左右。同时搭载永磁电机的电动车被严格限定最高速度,通常都在120~150km/h的区间,Model S极速却达到了250km/h。

因此性能取向的特斯拉Model S/Model X/Roadster以及蔚来ES8都采用了感应电机,以比亚迪为首的国内新能源车企以及特斯拉Model 3选择永磁电机无非就是在有限的电池容量下,实现最佳的续航里程。

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