时尚汽车_汽车生活移动版

　　此外，由于电池单体材料升级、体积增大，电芯容量和密度大幅提高，导致电池化学热敏感性提升，可燃点从18650电池的约175℃降低为2170电池的约65-82℃，对电池冷却系统提出更高要求。对比旧版Model S 85、新版Model S P100与Model 3可以发现，电池冷却系统阶段性升级，从早期的单条冷却带到如今的每层独立冷却带，为新版2170电池提供更好的温度管控，极大提高电池冷却运行效率。

　　2.1.2 电机电控

　　目前，电动汽车行业主要采用交流感应电机、永磁同步电机和开关磁阻电机三种，乘用车主要采用前两种。电机主要由定子和转子两个部件构成，定子固定不动产生磁场，转子在磁场中受力转动。从工作原理来看，感应电机的定子绕组形成的旋转磁场，与转子绕组感应磁场驱动转子旋转，定子转子不同步；永磁电机定子产生电磁转矩来推动转子的磁场围绕轴心线进行旋转，定子与转子的磁场同步。从原材料来看，两者主要区别在于感应电机的转子主要采用铝或铜，成本较低；永磁电机的转子主要采用永磁体，涉及到钕铁硼等稀土材料，成本高昂。从性能来看，感应电机承受温差范围大、无退磁风险、高速区间效率好等；永磁电机输出扭矩调整范围大、同等条件下输出功率高体积小等。总体来说，永磁电机效率更高，感应电机性能更强。

　　一、感应电机是特斯拉创立之初的“最优”选择。上世纪90年代，通用汽车EV1系列首先将感应电机与逆变器结合应用于电动汽车，该系统可以将电池组输出的直流电转为电机所需的交流电。此后，T-zero跑车也使用了改进版本的感应电机。该技术被特斯拉创始人艾伯哈德和塔本宁接纳吸收。在设计Roadster时，出于成本（全球稀土资本基本集中在东亚，尤其是中国和日本）、退磁风险、技艺成熟（当时制造环节合作商AC Propulsion即是感应电机领域技术领头者）等综合因素考虑，特斯拉选择了感应电机作为驱动电机。

　　为提高传统感应电机功率和运作效率，特斯拉采取一系列包括设计对应冲片、提高扭矩、冷却系统等手段，其中，最为创新的是感应电机铜芯转子专利技术（专利号US20130069476）。

　　铜较铝带来更高的电导效率。从各项金属不同温度下的电导率来看，在相同温度下，铜的电导率远高于铝。如果将电机转子结构原材料换成铜，电机工作效率将大大提高。

　　熔点高、大尺寸制造难度等制约铜芯电机发展。对比铝（熔点660.3℃），铜（熔点1083.4℃）过高熔点增加制造难度，AC Propulsion与MIT的一项实验表明，一旦电机体积过大，采用铜材料的电机成品极易造成气泡过多、难以镶嵌等问题。

　　镀银铜插片有别传统电机转子结构，在低焊接要求条件下完成低成本、高性能改造。传统感应电机如果使用金属铜，主要分为铜条插入转子槽和两端封环两个步骤，铸造过程由于高焊接标准，往往导致制造难度大、成本高。特斯拉使用镀银铜插片填满铜条转子槽间隙，再加固两端，封上禁锢环片的方法，降低铸造难度的同时提升电机运行效率，完成特斯拉特殊动力改造。

　　二、用算法解决控制难题，Model3应用永磁开关磁阻电机。在成本、性能和效率的多重约束下，特斯拉大胆尝试了永磁开关磁阻电机（Permanent Magnet Switched Reluctance Motor）。传统开关磁阻电机通过在定子中加入电磁铁和钢铁制成的转子，仅产生磁吸引力进而带动电机转子运动，具有成本低、结构简单、可靠性高、转子热损耗低等优点。然而传统开关磁阻电机存在功率输出时扭矩波动问题，需要非常精细的电流控制策略和算法，这也造成其迟迟没有得到大规模应用。

　　Model 3对传统开关磁阻电机做了一定的改良：在定子加入少量稀土，并设计了控制算法来平滑扭矩波动，最终提高了电机输出功率。Model 3的永磁开关磁阻电机具有体积小、成本低（稀土使用量非常少，而且无需使用铜芯，降低铸造成本）、功率高等优点。相比于Model S/X感应电机83%的能量转化效率，Model3的能量转化效率提升至89%，即89%的电能可以最终转化为驱动力，这样便进一步降低了电耗，提高了续航里程。

　　2.2 软件与架构：汽车将成为移动的计算机

　　2.2.1 系统软件