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科技说 | 从蔚来ES6的续航数据,看永磁和感应之争

2019-11-04来源:贵州科技网


 


在纯电动的驱动领域,电机到底是感应异步电机好还是永磁同步电机好一直是有争论的。


在纯电动的驱动领域,电机到底是感应异步电机好还是永磁同步电机好一直是有争论的。这种争论,甚至一度上升到“谁替代谁”的高度。



既然是争论,自然也就没有最终答案。一些常识性的解读,有时候反而会增加人们的疑惑。例如都说永磁同步成本高,但事实却是“高级车”(如特斯拉、捷豹I-PACE、奥迪e-tron、奔驰EQC)大多用的是感应异步,而绝大部分国产的“便宜车”却全是永磁同步。还有争论最多的能效问题。


最近蔚来ES6的上市,推出了一个很特别的组合。在蔚来ES6的性能版上,它采取的是前永磁同步电机、后感应异步电机的组合方式。这似乎让我们可以看到“和谐”的一面。也就是说,永磁同步和感应异步应该是各有优劣且可以优势互补的。尤其是在续航里程这个关键环节上,这种组合居然做到了“1+1>2”的效果。

 

ES6的续航优于ES8,确实与“永磁同步”有关



ES6在配备同样“70度电”电池的情况下,性能版的工况续航里程达到了430公里,比ES8的355公里多了不止一点点。ES8的整备质量更高(导致续航里程短)是原因之一,但绝非全部。这其中,ES6性能版的前电机配备了永磁同步应该也是主要原因之一。


也就是说,永磁同步电机的效率优势,在ES6和ES8的比对上显现出来了。


老铁

对于永磁同步和感应异步,看资料看得脑壳痛。惠哥能不能用“大白话”给再科普下。

本质上的区别其实就在于有没有“永磁体”,这个区别导致了同步与异步,以及效率上的差异。

惠哥


Tips:大白话永磁同步与感应异步

我们小时候应该都玩过或拆装过电动机。即便没有,至少物理书上应该也看到过。电动机的结构比发动机要简单得多。最直白的看,那就记住一点就行:一个转子,一个定子,转子在定子的磁场里转。



过去的那些小电机里,一般都是一个磁铁、一个线圈(也就是电磁铁)。这个磁铁,其实就是“永磁”。当线圈的部分不通电的情况下,没有电磁、电机不动。线圈通电后产生电磁,与“永磁”的磁场发生作用,于是电机就“转起来”了。

大概这么去理解哈,其实具体工作时没这么简单。

惠哥

这种结构很简单,但有个问题:需要磁铁。而磁铁这种东西,尤其是高性能的磁铁,需要昂贵的稀土元素。稀土是自然资源,不是取之不尽用之不竭的。



所以工程师就想到,是不是可以用另一个电磁铁来代替永磁体。于是,它在之前永磁电机安装永磁体的部件上(一般为转子),也装上线圈。这就变成了两个电磁铁相互作用,通过磁力形成驱动力。

老铁

那为何一个叫同步一个叫异步呢?这一点死活没看明白。

永磁的磁力是一直存在的,由它形成的驱动力符合理论值,所以就同步,控制起来也更精准。说永磁同步电机在速度控制的精确度方面优于感应异步电机,原因也在于此。感应异步电机的转子部分的磁力也是通过交流电实现的,不是永恒的,因而也不可能完全同步。尤其是在起步、低速的情况下,这种不同步会很明显,所以叫“异步”。

惠哥

老铁

还是似懂非懂。

得,你借助变速器去理解吧。永磁像MT,是刚性连接的,感应像AT或CVT,是有液力变矩器的。

惠哥

老铁

哦,难怪说永磁同步在起步和低速工况下效率优势明显。

是的。

惠哥

不过以上惠哥用变速器类比,只是从实现效果的角度上说的,实际导致效率差异的原理完全不同。异步电机因为“异步”会形成感应电流,最终让效率上打折扣。



其实直观看这也好理解:一个是永磁体,不用通电就有磁力,另一个是电磁体,需要通电才产生磁力,谁的能耗损失大一眼就能看出来。

惠哥


基于特斯拉的技术革新,目前优秀的感应异步电机,效率层面的问题解决得已经越来越好了。即便如此,在频繁起步和低速状态,它的效率仍不可能与永磁同步相提并论。


为何“永磁+感应”的性能版,比“双永磁”的基准版续航更长?


以上的分析和ES6带来的结果都比较好理解,也不大会有争议。ES6最夸张、最意外的结果是,性能版的续航居然比基准版还长。这不太符合常规理解,因为一般认为性能越强的版本,能耗应该越高。



不仅如此,ES6性能版与基准版最大的一个区别,是前者是“前永磁后感应”的,而后者是“前后永磁”的。如果说永磁同步的效率高续航长,那为何不是“前后永磁”的基准版续航里程更长呢?


导致这个结果的原因同样有很多,例如性能版因为有空气悬挂可以降低车身高度降低风阻等等。但电机组合的不同,也是原因之一。也就是说,后轴配备240千瓦的感应异步电机,而不是160千瓦的永磁同步电机,最后导致了续航里程反而延长。这如何理解呢?

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