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起步即领先 特斯拉Model S P85为何霸气(一)

2014-09-30 09:48

来自 :电动邦

作者 :段彬

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特斯拉Model S P85良好的扭矩响应,让宝马M5在起步就只有吃灰的份儿

特斯拉Model S P85的技术成本也许还不到宝马M5的一半,但一小段生猛的起步加速性能,却能秒杀贵它几倍的M5令人心生敬畏,此情此景是否让你联想起电影:《黑鹰坠落》中廉价的RBG火箭筒,利用巷战的地形优势,躲在角落秒杀美军重装部队般让人暗爽。显然技术投入与成本的差异,使得非对称较量投入较低的一方赢得胜利。

电动机相比燃油发动机(以下简称:发动机)也存在技术差异,它减少对动力部分制造技术的依赖,还产生了传统发动机难以实现的低成本,这也是短时间内电动汽车绝地反击的关键!的确,能源危机、油价高涨、电动车商机,这些新能源汽车向我们伸出的橄榄枝,让我们不得不考虑下传统汽车高昂的用车成本。

发动机性能限制多

相比燃油动力汽车,电动车的电机部分是与它差异最大的。传统燃油汽车的动力,将燃烧产生的膨胀能量,转化为机械能。整个过程还要经历吸气、压缩、做功(点火)、排气四个冲程。并且这个过程中,发动机的热能大部分被浪费,提高机械能的转化效率,成为提升发动机性能的重要指标发动机进气阻力,排气阻力也会影响性能,进气温度更低含氧量更高的条件下,相同性能的发动机才能有更好的表现,在高海拔地区,发动机燃烧效能受到空气含氧量低的制约,动力输出下降。

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电动机相比内燃发动机零件更简洁,承受的转速负荷更大

发动机的性能受到活塞和连杆的制造工艺、缸径行程以及排气量的影响,任何一个部分性能的提升都是对制造和成本的提高与苛求。高性能还要考虑降低活塞温度与运动摩擦,减低不良惯性和下止点的阻力等一系列措施。

动机结构导致扭矩输出差异

气门开启的时间和高度,决定了单位时间内的进气流量,也一定程度影响了凸轮轴和曲轴的转速关系,转速的攀升又影响了扭矩的输出响应,发动机扭矩伴随着转速的攀升而变大。不光有进气流量影响,还有燃烧效率,火花塞点燃油气混合物的频率也影响做功效率。

电动机扭矩在一开始是从最大状态输出,通入电流可以一瞬间达到最大,电磁场能量爆发大于燃烧做功,产生电磁转矩能迅速提升转速获得峰值扭矩,扭矩输出的过程非常简单。发动机产生扭矩的过程就复杂很多,需要有进气、燃烧油气混合物、排气的过程,响应速度远没有电流来得快。电动机也没有发动机众多机械结构对动力的消耗。

电动机的能量来源“电池组”,在提供运转电源的过程中仅有放电的过程,不需要其它辅助。而发动机的能量来源“燃油”,需要有助燃气体、火花塞点燃,并且需要计算点火时机。

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就拿涡轮增压发动机来说,单位时间内增加了进气流量、滞后了废气泄压阀的泄压时间,从而获得更迅速的扭矩响应。目前有些涡轮增压发动机,原厂最大扭矩爆发从1200转就开始,但注意这并不是100%爆发,扭矩的爆发响应相比电动机依然差距不小。

 

电动机结构小巧可靠

电动机定子、转子圆周往复的运行阻力也比发动机活塞上下往复小,理论上两轴运动阻力更小。电动机转子、定子接触面小,仅在支撑它们旋转的轴承处存在接触,它们主要靠气隙磁场接触交换能量。发动机的活塞与汽缸壁接触需要接触摩擦,并且发动机上附有皮带轮、张紧轮、皮带等取力器,运行的阻力和摩擦也是远大于电动机的,电动机的悬浮状态也使得转轴的寿命相对更长,­­­磨损相对更小。

而在电动车上面,发动机的膨胀做功不复存在。你也不用担心机油标号、散热、进气温度、排气管路等一系列问题对性能的不利影响。电动机性能牵绊主要来自电池,因为过大性能输出意味着你需要更早的去充电,所以电动机输出满足设计指标合理放电就可以了。但这些设计工作,难度和可实现性远低于发动机性能提升的技术复杂性。

特斯拉电机对比聆风电机

电动机对性能指标的影响的主要参数有:电动机的绕组线径和匝数、电动机铁心长度、绕线方式、磁极对数、转子尺寸、电压及绝缘等级等决定的,电机制造完成即完了额定功率的标定。并且性能的提升和电动机的体积并没有本质联系。你打开日产聆风的前盖,发现永磁同步电机并没有比特斯拉的异步感应电机大少多!但日产聆风起步的扭矩足以媲美3.5L发动机。特斯拉的异步感应电机,重量只有52公斤,一般的四缸发动机自重也大约在90公斤左右,要是在6.2L V8和3.5LV6体积就会发生更大的变化,更大更强意味着需要更多的机油润滑,需要更高效的散热设计,需要更强的刹车……

电动邦小结:

我们看到发动机要达到性能需要所面临的难题。电动机相比发动机它存在的历史并不短,也不是新锐产物。电动汽车之所以能卷土重来获得青睐,还是源自它对化石燃料的直接依赖更小,同时还有更强的动力表现。眼下看来电动机的确是当前汽车技术所能达到的性能和环保的完美方案,同时成本更低。下一部分我们将为你解答为什么电动机能斩杀超跑。

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