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有了这套系统能完虐比亚迪,特斯拉S型电驱系统的介绍

发布日期:2017-10-25 21:58  来源:网络  作者:阿伟   浏览次数:974

现在汽车市场中的款式越来越多,而作为新能源汽车的细分市场中的电动汽车由于没有尾气污染、噪音低、性能高成为人们竞相追逐的热门车型,而其中最具代表的车型——特斯拉(Tesla)model S更是如今世界上加速度最快、技术最先进、品质更好、最具代表性的量产电动汽车。
具体这款车如何成为代表车型呢?今天老闫为大家详细分析特斯拉model S的先进的技术。我们将从这款车的感应电动机、逆变器、锂离子电池、以及整个汽车是如何协同工作的,来详细分析这款车的技术特点以及产品特性。
特斯拉汽车的驱动总成系统是由三相异步交流感应电动机来驱动的,说到感应电机就不得不提特斯拉汽车的名字由来,感应电动机是尼古拉斯 特斯拉在1个世纪前发明的,特斯拉汽车名字也是为了纪念尼古拉斯而得名。而感应电动机有2个主要的部件,定子和转子,在电机内部结构里,转子由横着的多根导电杆、两端的导电圆盘、以及夹在导电圆盘之间的多个硅钢片组成,定子连接到三相交流电上,线圈中的三相交流电产生旋转的磁场。从而在电极中产生具有4个磁极的磁场旋转的磁场在转子的导电杆中产生感应电流,因为导电杆中有电流,所以导电杆在磁场中转动。在感应电动机中,转子的转速始终小于磁场的旋转速度,感应电动机中没有电刷,也没有永磁体,但动力很强。
感应电动机的优点是:感应电动机的转速取决于交流电频率,所以只要控制好交流电的频率,就可以控制电机转速,从而控制汽车驱动轮的转速。控制了驱动轮的转速,就控制了电动汽车的车速。这种控制方式简单可靠,电机具有变频驱动模块,用以限制电机的转速,电机的转速范围为0~18000rpm,这个转速指标大大优于采用燃油发动机的汽车,对于发动机来说,扭矩符合要求时,转速不一定符合要求,因此发动机不能直接连接到驱动轮上,发动机必须与变速器配合才能使驱动轮达到所需要的转速。
而感应电动机在输出所需的扭矩的同时,还能输出所需的转速,能在转速范围内一直保持较高的效率,所以电动汽车就不需要变速器。另外发动机无法直接产生旋转运动,而是将活塞的上下直线运动转换为旋转运动,而将直线运动转换为旋转运动时,会出现机械平衡方面的问题。发动机还有两个问题,一个问题是,发动机不能像感应电动机那样自己启动,而是需要启动电机进行启动。另一个问题是,发动机无法均匀地输出动力。为了解决这两个问题,发动机要配备发电机给蓄电池充电,而蓄电池也可以为启动电机提供电力,发动机还要配备飞轮,从而尽量均匀地输出动力。而感应电动机不仅可以直接产生旋转运动,而且均匀的输出动力。所以感应电动机可以省去发动机上的很多部件。因此,感应电动机重量比发动机轻,响应速度比发动机快,动力比发动机强,使得电动汽车具有超强的性能。
感应电动机的动力从哪来呢?来自电池组,但感应电动机需要的是交流电,所以需要逆变器把电池组输出直流电变成感应电动机所需要的交流电。逆变器同时控制其所输出的交流电的频率,从而控制电机的转速。另外逆变器甚至能控制交流电的电压从而控制电机的动力。因此逆变器就像电动汽车的CEO,执行着对电动汽车的控制。而特斯拉的电池组由许多日常生活中使用18650充电电池组成,18代表电池直径18毫米,65代表电池长度为65毫米0表示电池为圆柱形。这些电池通过串联和并联,为电动车提供动力。电池之间有扁平的金属管,内装冷却液,用于给电池进行冷却特斯拉的一个创新之举是采用大量的小电池,而不是几个大的电池块,从而确保能对电池进行有效冷却,使得发热尽量地小,温度分布均匀,从而延长电池组的使用寿命。多节电池构成这种可拆卸的电池模块,整个电池组共有16个这样的可拆卸电池模块,共包含大约7000节电池。位于车头的散热器用于对电池组中的冷却液进行冷却。
另外,因为电池组安装在车身较低的位置从而较低了汽车的重心,汽车重心降低则大大提高了汽车行驶时的稳定性,电池组分布于汽车的整个底部,电池组坚固的结构有助于汽车抵抗侧面的撞击。
现在我们继续研究特斯拉的动力传动系统,电机产生的动力通过齿轮箱传输到驱动轴,因为电机本身的有效转速范围比较宽,所以特斯拉使用的是简单的单速变速器,电动机输出的速度通过减速齿轮来控制车速达到均匀的行驶速度。电动汽车倒车也很简单,只需要改变电源相位的顺序就可以了,电动汽车采采用变速器的唯一目的,就是通过牺牲转速来获得更大的扭矩。齿轮箱中的另外一个重要的部件是差速器。动力通过齿轮输送到差速器,这是一个简单的开放式的差速器,但开放式的差速器在牵引控制方面有缺陷,这么先进的电动车为什么要使用开放式差速器而不使用限滑差速器?原因是开放式差速器更结实,能够传输更大的扭矩。有两个方法可以消除开放式差速器缺陷。一是选择性制动,另一个是切断电源供应。对于燃油发动机,通过切断油路来切断动力见效慢。而对于感应电动机,切断电源的效果立杆见影,从而可以有效的进行牵引控制。
特斯拉可以利用最先进的算法,结合传感器、控制器进行牵引控制。简而言之,特斯拉汽车利用智能软件控制复杂的机械硬件系统。你是否知道,即使只是用电门踏板,也能高效的控制行驶中的电动汽车,这归功于特斯拉强大的动力回收系统,也就是说,制动时,汽车巨大的动能被转化为电能。而不是被转化为刹车片上的热能被浪费掉。行驶时,电门一旦松开,电动汽车便启动动力回收系统,在动力回收系统工作时,感应电动机变成了发电机。此时车轮驱动感应电动机的转子,在转子的转速小于磁场的旋转速度时,感应电动机作为电机输出动力。当转子转速大于磁场的旋转速度时,感应电动机就变成了发电机,此时逆变器起到关键的作用,逆变器降低输入到电机的电流频率,从而降低磁场的旋转速度,使得转子的转速高于磁场的旋转速度。从而使电动机变成了发电机。产生的电流是交流电,转换为直流后,就可以存储到电池组中。发电的同时,转子受到反向的电磁力,从而给驱动轮施加了阻力,同时就降低了驱动轮的转速和车速。这样,行驶中仅仅通过电门踏板就可以控制车速。而刹车踏板用于将汽车完全停下来,由于动力回收系统和刹车踏板的共同作用所以电动汽车比燃油汽车更安全,电动汽车的保养和使用也比汽油和柴油汽车便宜很多。随着技术不断地进步,电动汽车的充电速度会逐渐被克服,未来将是电动汽车的天下!
 
评述:作为电动汽车界技术含量最高的汽车,它所给我们带来的是他那超越跑车的速度,超越目前所有量产车的控制系统以及他那智能网联的多媒体系统给我们展示了特斯拉独有的汽车魅力。也充分展示了科技给我们带来的丰富多彩的生活。中国现阶段的新能源汽车的发展困境主要集中在软件的精密控制系统的创作以及对于电池逻辑运算能力的把控,其中包括续航能力核心算法的设计,SOP的整体可控精度的设计,所以说自主品牌新能源汽车还有很长的路要走。

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