不同于传统的汽油动力车,特斯拉汽车的动力系统主要由四个部分组成:
- 储能系统(Energy Storage System-ESS)
- 功率电子模块(Power Electronics Module-PEM)
- 电动机(Electric Motor-EM)
- 顺序手动变速箱(Sequential Manual Transmission-SMT)
储能系统ESS由6,831块锂离子电池组成,输出直流电DC,是电动车的动力之源。储能系统输出的直流电经过功率电子模块PEM逆变成交流电AC,为交流电动机供电。由此可见,特斯拉汽车是属于交流调速系统。
(2)特斯拉汽车的交流调速系统
由于储能系统ESS输出的是直流电,要想为交流电动机供电,必须首先将直流电逆变为交流电,这一功能是由功率电子模块PEM完成。特斯拉汽车的功率电子模块使用72个绝缘栅双极晶体管(IGBT)将直流电转换为交流电。除了控制充电和放电速率,功率电子模块还控制电压等级、电机的RPM(每分钟转数)、转矩和再生制动系统。该制动系统通常通过制动捕获动能,并将其反馈传输回ESS。电池组、功率电子模块和电机系统的效率和集成能够达到85至95%,从而使马达输出可达185千瓦的功率。
“The Roadster's charging port
特斯拉汽车之所以采用交流调速系统而不采用直流调速系统,是因为交流调速系统具有如下优点:
- 交流电机结构简单,便于日常维护;
- 交流电机坚固耐用、重量轻,需要动态响应高的场合(精密、高速控制)时优势显着;
- 调速的动态性能好,经济可靠;
- 功率因数高、谐波小;
- 电机效率高、节能效果好(相比直流综合节电率在15-25%)。
- 虽然交流调速传动有优点,但它也存在以下不足之处有待提高:
- 线路复杂,控制难度大;
- 交流变频调速装置初期投入成本略高。
但这对于特斯拉都不是问题啦。
(3)特斯拉汽车的电动机
特斯拉汽车的心脏是它的3相,4极感应电动机,它的重量只有70磅。根据特斯拉的声明和独立测试,特斯拉汽车可在约四秒加速到60英里每小时,最高速度能达到大约130英里每小时。特斯拉汽车甚至可以在非常低的转速产生较大的扭矩,并使电动机维持在大马力状态,它可以达到13000转,这是大多数内燃机无法做到的。
特斯拉汽车的感应电动机是其专利产品,专利文件参考如下:
该感应电动机的介绍如下:
特斯拉汽车主要对电动机的转子进行了一些列的改进,以使其能够实现特斯拉汽车的要求,其专利转子如下所示:
- ADR3420 2.048-Vout 微功率、高精度电压基准的典型应用
- 使用 Diodes Incorporated 的 AP1116 的参考设计
- 使用 STMicroelectronics 的 LIS25BA 的参考设计
- 典型应用 在传统的并联稳压器应用中,外部串联电阻 (RS) 连接在电源电压 VS 和 LM4041 之间
- 使用 MaxLinear, Inc 的 SPX385AS-1.2/TR 的参考设计
- DCDCLM2596S简单的DCDC宽电压转5V
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