蔚来es8采用双异步感应电机,在高速工况下续航打折比较严重。而蔚来ES6基准版采用双永磁同步电机,相比异步感应电机,哪种在续航方面更适合高速工况呢?
异步电机比永磁同步更适合跑高速;但以前感应后永磁的蔚来ES6为例,跑高速的时候可能还是用永磁更好。
一、永磁同步vs感应异步,啥区别?两种电机的原理非常简单,小时候就都懂了:磁铁同性相斥,异性相吸。
无论是永磁同步电机还是感应异步电机,内部都有两个磁场:定子磁场与转子磁场。当定子磁场旋转时,会吸引转子旋转,于是电机就转了起来!是不是很简单?
传奇人物尼古拉·特斯拉发明了三相交流电,可以产生旋转的定子磁场—— 这也是为什么马斯克将自己创立的公司命名为“特斯拉”。
左:尼古拉·特斯拉 右:给线圈绕组通入三相交流电产生定子磁场,吸引转子旋转
接下来就是两种电机的关键区别了:永磁同步电机的转子磁场,是由一根永磁体产生的(这也是为什么它叫永磁电机);交流感应电机的转子磁场,也是由三相交流电感应出来的(这也是为什么它叫感应电机)!
正是由于这一关键区别,带来了两种电机的效率特性不同:
- 平均效率:永磁体天然就有磁场,感应异步电机的需要通电才能产生转子磁场;仅看这一点,谁的效率更高一目了然。
- 高速性能:高速转动的时候需要转子磁场弱一些,此时交流感应电机需要较少的电能产生转子磁场,而永磁同步电机被迫生成一个逆向磁场来削弱永磁体的磁场(弱磁控制) —— 永磁同步电机高速效率降低。
- 空转损耗:空转时除了两种电机共有的机械摩擦损耗外,永磁同步电机的永磁体由于无法让磁场消失,会产生额外的“铁芯损耗” —— 可类比理解为楞次定律,永磁体旋转产生的感应电流会阻碍旋转。
楞次定律:感应电流的效果总是反抗引起感应电流的原因(运动)
概括一下就是三点,与感应异步电机相比:
- 永磁同步电机大部分情况下效率更高
- 高转速情况下劣势(至少是优势削弱)
- 空转情况下存在劣势
知道了上述原理,结论是不是很简单了?
永磁同步电机平时效率高,是因为有一个永磁体,不像感应电机那样需要用电生成电磁场;高转速效率低,是因为需要生成一个额外的反向电磁场,来削弱永磁体的磁性,而感应电机不需要。
车子在高速场景下,电机肯定是处于较高转速,肯定已经到了永磁同步电机的弱磁区域了(否则,那车子的参数匹配应该不太合理)。
这时候,永磁同步电机的效率应该是低于异步感应电机的 —— 但我们无法断言这一点,因为电机的效率是由很多方面决定的。比如说,如果蔚来的永磁同步电机的技术水平比异步感应电机高两代呢?那在高速这种不利状态下,依然效率更高也是有可能的。
这是比较特殊的情况,如果说一般情况的话,我们可以下这两个基本判断:
- 异步感应电机更适合高速工况。
- 如果给车加一个变速箱,永磁同步电机更适合高速工况(因为电机工作在较低转速状态)。比如保时捷Taycan就是这么做的。
三、蔚来ES6上,可能还是用永磁电机跑高速更好
虽然感应电机跑高速更适合,但在前感应后永磁的蔚来ES6上,依然可能是用永磁电机跑高速更好。
你可能会觉得,这话不是前后矛盾吗?
咱们之前的讨论中,说到了永磁同步电机在高速时会的额外损失。但问题是,只要永磁同步电机转动起来,因为永磁体不能自动关闭磁场,那它的铁耗、机械摩擦损失就是一直存在的。
也就是说,永磁电机就像一个大爷,你用与不用,损耗就在那里不会变 —— 那这时候,用永磁电机来出力,可能效率还是更高一些。这只是说可能,具体情况还是要看具体的技术参数。
有办法解决吗? 也有的,比如韩国现代E-GMP平台就给永磁同步电机装了一个离合器,不用它的时候就断开,让电机不转,就没有这些固定损耗了。
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