續(xù)航增加?Tesla P85D雙電機解讀

責任編輯:editor005

2014-10-11 17:57:20

摘自:百度百家

隨著轉(zhuǎn)速(rpm)的升高,701代表主電機的扭矩曲線,801代表主電機的功率曲線;703代表輔電機的扭矩曲線,803代表輔電機的功率曲線??梢钥闯?,隨著轉(zhuǎn)速的升高,主電機從0rpm時爆發(fā)出最大扭矩值,然后到了某個轉(zhuǎn)速點就快速跌落。

在產(chǎn)品策略上,Tesla似乎也在循蹈蘋果的思路:大跨步升級,持續(xù)保持大眾的新鮮感;當新產(chǎn)品推出后,會讓你感到老產(chǎn)品不能忍受。

當?shù)貢r間10月9日,Tesla發(fā)布了升級版的Model S,令人矚目的是四驅(qū)系統(tǒng)與半自動駕駛技術的配備。但似乎很少有人意識到這樣一點改進:新版Model S的續(xù)航里程增加了。

相比自動駕駛,續(xù)航的增加更讓我興奮。P85D,比P85所標定的265英里續(xù)航,多出了10英里,達到了275英里。相當于是從426km升級到了442km,多了16km。注意,這個是EPA(美國環(huán)境保護署)制定的標準,要比我們通??吹降?00km的數(shù)字保守很多,其實也更貼近實際。

更夸張的是,85D比85多出了30英里的續(xù)航:從265英里(EPA)升到了295英里。后面這個數(shù)字不是EPA的評測數(shù)值,而是Tesla在65mph時速下的測試結(jié)果。嚴格地說,這兩個數(shù)值沒有可比性,僅僅是65mph的時速,完全比不了SAE-J1634(EPA用的方法)那么復雜的測試流程。

但是,這足以看出Tesla的信心。后綴加個“D”,變身四驅(qū)版后,竟然續(xù)航也會增加。難道是改進了電池技術?反正電池容量還是60或85,沒有變??!

跟很多人一樣,我初始的思維定勢,也是:既然多加了一個電機構成四驅(qū)結(jié)構,那么電池容量不變的情況下,續(xù)航應該是打折扣吧。事實不是如此。下面來詳細說明。

這追溯到我以前研究的一份Tesla專利。專利的標題是“All Wheel Drive Electric Vehicle Power Assist Drive System”。名字很復雜,簡單說就是“雙電機系統(tǒng)”。這份專利是2010年提交的,專利發(fā)明人是一名叫Yifan Tang的華人,具體沒有考證。那么先看一副示意圖:

D,代表Dual Motor,兩個電機。我們把前輪的電機稱為輔電機(Assist Motor),把后輪的電機稱為主電機(Primary Motor)。

那么,看上圖。隨著轉(zhuǎn)速(rpm)的升高,701代表主電機的扭矩曲線,801代表主電機的功率曲線;703代表輔電機的扭矩曲線,803代表輔電機的功率曲線。簡單說一下:扭矩的單位是N·m,功率的單位是kW。

可以看出,隨著轉(zhuǎn)速的升高,主電機從0rpm時爆發(fā)出最大扭矩值,然后到了某個轉(zhuǎn)速點就快速跌落。這就是所謂的高功率電機高轉(zhuǎn)速扭矩下降的現(xiàn)象。在Tesla與日產(chǎn)GT-R的對決中,起步時Tesla占優(yōu)勢,但后半段就被GT-R反超了。

而看703,輔電機的扭矩曲線。這臺低功率電機的扭矩,在設計時就被定的非常平緩。在后半段時,它可以彌補主電機的扭矩不足。

再看功率曲線,主電機(801)在大約6500rpm的時候,功率還是下降,而此前一直是快速上升。輔電機(803),在整個轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)都是穩(wěn)步提升的,雖然功率沒有主電機那么大。所以,在主電機的輸出功率開始下降時,輔電機又可以彌補功率輸出的不足。

那么,有了輔電機分別在扭矩和功率上的彌補后,一個完整的雙電機四驅(qū)系統(tǒng)的曲線是怎樣的?705(代表扭矩)和805(代表功率)說明了問題。

可以看到,在扭矩與功率兩個參數(shù)上,這對組合的表現(xiàn)要優(yōu)于單個電機。我指的不是數(shù)值的高低,而是曲線的變化程度。這保證了,在任何一個轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi),電機組合都能為系統(tǒng)提供充足的扭矩支持與功率輸出。

那么問題來了,這跟提升續(xù)航里程有什么關系呢?其實原因很簡單,但不太好理解。

如果用單電機(Single Motor)模式,那么這一定是一臺高功率電機,通俗的說就是“力氣大”、“能量大”,但轉(zhuǎn)速升高后往往就“焉了”。這是感應電機的一種特性。所以,Tesla與很多超跑對飚時,往往贏在起步輸在終點。

都是85kW·h的容量,在同樣的地面摩擦力、風阻下以及速度下,為什么P85D可以多跑10英里?根據(jù)W=P·t的公式來看,多跑了10英里,時間增加了,那么W恒定,則P(也就是功率)就要下降。

假設要讓轉(zhuǎn)速到9000rpm,雙電機模式下,雖然主電機在此時扭矩和功率都開始下滑了,但有輔助電機的幫助,使電機組合最終產(chǎn)生的效果還是能滿足9000rpm時的要求;但如果是單電機模式,由于在高轉(zhuǎn)速下扭矩與功率都會下降的特性,此時它的功率要非常高,才能保證其在9000rpm時,正好跌落到雙電機所達到的那個數(shù)值。

可以想象,在9000rpm這個點的前面,單電機的曲線一定“很高”,而雙電機的前半段的曲線一定“不比單電機高”。因為有了輔電機的彌補,9000rpm這個點的后半段,這個組合的功率曲線幾乎沒有跌落。

如上圖,901代表單電機(Single Motor)模式的功率曲線。這是我自己畫上的,能看就可以。

同樣的道理,用W=F·s這個公式也能看出。S=位移,S變大,F(xiàn)就得變??;而F其實指的是扭矩。那么,由于單電機在轉(zhuǎn)速升高后,扭矩開始在某個點下降,這時如果單電機想要在這個點,達到與雙電機組合一樣的水平,它的前半段的曲線就會“很高”。

這就是為什么四驅(qū)版的Tesla“省電”、增加續(xù)航的原因。以上表述,比較通俗,希望有人可以用專業(yè)的物理知識進行嚴謹?shù)恼撟C。

其實用更加通俗的話說,就是兩個電機可以根據(jù)各自特性,在不同工況下發(fā)揮各自優(yōu)勢,彌補對方的缺點,從而優(yōu)化驅(qū)動系統(tǒng)的效率。

最后再說幾句新版Model S的半自動駕駛技術。除了很多同價位的豪華車配備的自適應巡航系統(tǒng)外,Model S有個功能很奇特,那就是自動變道。我們不清楚這項技術何時能應用到量產(chǎn)車上,但它的出現(xiàn)還是證明了Tesla在自動駕駛技術上的激進態(tài)度。

至于技術原理,其實跑不出n個立體攝影機、n個攝像機、n個雷達,以及一套智能算法的結(jié)構,但不知Tesla是否在某個層面有獨創(chuàng)技術?不久后我會再寫文章(或者是視頻!)來與大家探討。

我更感興趣的是,P85D的主動巡航控制,是否有奔馳的協(xié)助。就如同Tesla的懷擋是由奔馳提供的一樣,這項技術是否也來自奔馳的Distronic Plus的基礎呢?不要忘記戴姆勒是Tesla的股東,雙方也簽訂了戰(zhàn)略合作協(xié)議!

那么問題又來了,主動巡航控制技術哪家強呢?

鏈接已復制,快去分享吧

企業(yè)網(wǎng)版權所有?2010-2024 京ICP備09108050號-6京公網(wǎng)安備 11010502049343號