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蔚來的電機和電控

生活 更新时间:2024-07-05 14:07:04

蔚來es8采用雙異步感應電機,在高速工況下續航打折比較嚴重。而蔚來ES6基準版采用雙永磁同步電機,相比異步感應電機,哪種在續航方面更适合高速工況呢?

異步電機比永磁同步更适合跑高速;但以前感應後永磁的蔚來ES6為例,跑高速的時候可能還是用永磁更好

一、永磁同步vs感應異步,啥區别?

兩種電機的原理非常簡單,小時候就都懂了:磁鐵同性相斥,異性相吸

蔚來的電機和電控(同步永磁電機和異步感應電機哪個更适合高速工況)1

無論是永磁同步電機還是感應異步電機,内部都有兩個磁場:定子磁場與轉子磁場當定子磁場旋轉時,會吸引轉子旋轉,于是電機就轉了起來!是不是很簡單?

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傳奇人物尼古拉·特斯拉發明了三相交流電,可以産生旋轉的定子磁場—— 這也是為什麼馬斯克将自己創立的公司命名為“特斯拉”。

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左:尼古拉·特斯拉 右:給線圈繞組通入三相交流電産生定子磁場,吸引轉子旋轉

接下來就是兩種電機的關鍵區别了:永磁同步電機的轉子磁場,是由一根永磁體産生的(這也是為什麼它叫永磁電機);交流感應電機的轉子磁場,也是由三相交流電感應出來的(這也是為什麼它叫感應電機)!

正是由于這一關鍵區别,帶來了兩種電機的效率特性不同

  • 平均效率:永磁體天然就有磁場,感應異步電機的需要通電才能産生轉子磁場;僅看這一點,誰的效率更高一目了然。
  • 高速性能:高速轉動的時候需要轉子磁場弱一些,此時交流感應電機需要較少的電能産生轉子磁場,而永磁同步電機被迫生成一個逆向磁場來削弱永磁體的磁場(弱磁控制) —— 永磁同步電機高速效率降低。
  • 空轉損耗:空轉時除了兩種電機共有的機械摩擦損耗外,永磁同步電機的永磁體由于無法讓磁場消失,會産生額外的“鐵芯損耗” —— 可類比理解為楞次定律,永磁體旋轉産生的感應電流會阻礙旋轉。

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楞次定律:感應電流的效果總是反抗引起感應電流的原因(運動)

概括一下就是三點,與感應異步電機相比:

  • 永磁同步電機大部分情況下效率更高
  • 高轉速情況下劣勢(至少是優勢削弱)
  • 空轉情況下存在劣勢
二、誰更适合跑高速?

知道了上述原理,結論是不是很簡單了?

永磁同步電機平時效率高,是因為有一個永磁體,不像感應電機那樣需要用電生成電磁場;高轉速效率低,是因為需要生成一個額外的反向電磁場,來削弱永磁體的磁性,而感應電機不需要。

車子在高速場景下,電機肯定是處于較高轉速,肯定已經到了永磁同步電機的弱磁區域了(否則,那車子的參數匹配應該不太合理)。

這時候,永磁同步電機的效率應該是低于異步感應電機的 —— 但我們無法斷言這一點,因為電機的效率是由很多方面決定的。比如說,如果蔚來的永磁同步電機的技術水平比異步感應電機高兩代呢?那在高速這種不利狀态下,依然效率更高也是有可能的。

這是比較特殊的情況,如果說一般情況的話,我們可以下這兩個基本判斷:

  • 異步感應電機更适合高速工況。
  • 如果給車加一個變速箱,永磁同步電機更适合高速工況(因為電機工作在較低轉速狀态)。比如保時捷Taycan就是這麼做的。

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三、蔚來ES6上,可能還是用永磁電機跑高速更好

雖然感應電機跑高速更适合,但在前感應後永磁的蔚來ES6上,依然可能是用永磁電機跑高速更好。

你可能會覺得,這話不是前後矛盾嗎?

咱們之前的讨論中,說到了永磁同步電機在高速時會的額外損失。但問題是,隻要永磁同步電機轉動起來,因為永磁體不能自動關閉磁場,那它的鐵耗、機械摩擦損失就是一直存在的。

也就是說,永磁電機就像一個大爺,你用與不用,損耗就在那裡不會變 —— 那這時候,用永磁電機來出力,可能效率還是更高一些。這隻是說可能,具體情況還是要看具體的技術參數。

有辦法解決嗎? 也有的,比如韓國現代E-GMP平台就給永磁同步電機裝了一個離合器,不用它的時候就斷開,讓電機不轉,就沒有這些固定損耗了。

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