燃油车用三缸机被喷,特斯拉用三电机为何却被吹爆?

特斯拉Model S Plaid百公里的加速成绩,可以碾压绝大多数超跑车型。

它的加速性能,要比2020款的特斯拉Model S Performance所用的2.5秒加速时间还要短,只有2.1秒,这个成绩相当恐怖。即便是12缸发动机的兰博基尼Aventador SVJ的百公里加速成绩也只有2.8秒。

能造就如此强大的动力性能,特斯拉在Model S Plaid的电机布局上也做出了新的改变,加入了第三颗电机。前桥用一个电机,后桥用两个电机,电机总功率750kW、最大扭矩1020牛·米。

三电机布局很强吗?之后电机的发展将会以数量取胜?

电机变多了,性能表现就会好

小标题是一个肯定句,事实如此,电机的数量越多那么电动车的性能就会随着电机数量的增加会变得更好。当下最流行的是单电机、双电机组合,虽然也能有不错的性能表现,但不得不说相比之下这是最有性价比的方案。

电动车要想快,就得怼电机?

三电机和四电机布局,是现在高性能电动车常用的方案。三电机代表作有特斯拉Model S Plaid和悍马EV,前桥一个后桥用两个电机,总功率都是超过了700kW;四电机布局的Rivian R1T和R1S,虽然采用的是四电机的布局,但总功率只有623kW和551kW。

两台具有代表性的电动越野车,悍马EV和Rivian走的是同样的路线,但解决方案不同。悍马EV的三电机前、后都加了差速器,所以前桥用一个电机也能满足它对于越野工况下的动力需求;Rivian的前后四电机,省去了差速器,同样也能实现对越野功能的需求,但可能因为电动机无法承受更大的功率输出,否则它的总功率也可以像以上两位一样夸张。

再看回轿车,特斯拉Model S Plaid说它是最快量产电动轿车应该不过分了,但,实际上特斯拉Model S不是突然更新迭代到了今天这个性能参数。Model S从2019年开始,用了两年时间,才推出了Model S迄今为止的最快的Plaid版。

特斯拉Model S Plaid用了什么技术?

很多开过电车的人,都会有同感,起步够快但到了高速之后后劲儿不够了,这是因为决定电动化车极速的关键因素之一就是电机的转速。这么理解吧,电机转速越高,车辆的行驶速度就可以越快。怎么解脱这种束缚?传统品牌的思路是增加一个变速箱,能改变动力输出的速比,达到更高的极限性能,例如保时捷Taycan。

但是,这就又把变速箱装回到电动车上了,终究不会是最佳解决方案。

想要解决问题,还得是从根本源头下手,提高电动机性能。转子转速,是影响电动机性能的关键因素,转速越高爆发力越强=性能越好;如果转子的速度太快,可能会导致电动机的损毁。特斯拉所解决的难点,是在转子外层加入了一个碳纤维套,构成了碳纤维套筒电机,可以束缚住转子的膨胀变形,能避免转子出现高速旋转产生的形变。

碳钎维的作用有两个,能有效减少转子温度,转子温度很大一部分来自定子,碳钎维能有效减少热传导,可以减少磁钢退磁风险的同时减少高转速下的离心变形;第二个,增加转子磁通量,在同等输入电流下,电机转速增加、做功变大、效率提高。

加入碳纤维套筒之后,转子转速上升的同时,风险也在可控范围之内,电动机性能也就有了明显的性能提升。但使用碳纤维材质来束缚转子,从生产工艺上来讲要求非常高。

既然电机的增加,能让电动车性能更强,是否可以一直加下去?

加电机虽好,但不能超过四个?

可以说电动车的电机数量,四个,已经是最合理的极限了。这么理解更容易,电机也会增加整车的重量,这对于注重车身重量的新能源车无疑是一个关键问题,四个电机前后都可以很均匀的照顾到。

再多加电机就没有意义了,车身重量上去不说,而且还有两个限制因素没有解决。电池输出限制,在添加电机后,也需要匹配上电池供电能力,否则多余的电机没有意义;另外,虽然添加电机显然有利于为动力,但轮胎可以提供的抓地力存在一些限制(尤其是在高性能汽车),添加功率超过牵引力限制的电机只会增加重量。

突破电池输出限制可能几年内是办不到了,轮胎抓地力这块看起来更好解决。

在配备三台电机的前提下,特斯拉Model S Plaid配备了扭矩矢量控制系统;要知道轮胎是有一个极限限度的,例如转弯速度太快,会让轮胎失去抓地力,就出现了推头、甩尾这种情况。扭矩矢量控制的工作原理,进入左弯时,加大右侧车轮的动力输出,车辆呈现一种向内的姿态;再降低左侧车轮的动力输出,车辆姿态会更加向内。

把电动车做快,不是一味的怼硬件加电机这么简单,电池的输出限制、电机的极限功率、软件的调校匹配度,都是一道道难关。

为什么特斯拉没考虑过四电机布局?

不能说完全没考虑,只能说是还没量产,就连特斯拉Model S Plaid的三电机布局最开始的雏形也先出现在Cybertruck上,但现在后者的规划可能已经偏向于四电机的布局方案。四电机对于轿车而言没有太大的利用价值,你会去用一套轿车越野么?大概率不会,而四电机的最强的特性是可以更精准的释放每个车轮的动力输出,Model S即便用了也只会增加成本和车重。

到目前为止,我会认为三电机是最适合新能源性能轿车的方案,四电机是最适合有越野需求或是自重大的SUV车型使用。多电机的发展方向已经逐步呈现,大众的SSP纯电平台支持四电机布局,会覆盖保时捷和奥迪等品牌;Rivian系列都是四电机布局。

预测一波,电机从单电机发展到双电机之后,慢慢延展到三、四电机的多电机布局方案之后,电机数量的使用上会达到一个瓶颈,之后的方向会转向为电机的小型化、集成化,最终会经过大电机+轮毂电机的组合过度到“四轮毂电机”时代。