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转至微博，作者:不是郑小康 在特斯拉之前，世界上绝大多数电动汽车都采用了各种规格的永磁电机，这让特斯拉 Model S/X 的感应电机格外引人注目。很多分析认为特斯拉选择感应电机因为感应电机结构强度更高，在高速场景下表现更好，另外没有永磁材料也使得制造成本相对更低。 这当然是考量的因素之一，但更主要的原因在于，特斯拉开发感应电机是继承了来自 AC Propulsion 的技术路线。 AC Propulsion 是书写美国电动车历史绕不开的一家公司，这家公司由 Alan Cocconi、Wally Rippel 和 Paul Carosa 于 1992 年联合创立。Alan 是一位非常关键的大神，他设计并制造了 GM Impact 的电机和电控系统，GM Impact 就是著名的通用 EV1 的原型车。换句话说，Alan 深度参与了 EV1 的研发工作。AC Propulsion 致力于生产高性能、长续航和高效率的感应电机驱动系统，眼熟吗？这里的「高性能、长续航和高效率」，和特斯拉在打造 Roadster 阶段的目标完全一致。特斯拉找到 AC Propulsion 拿到了 AC Propulsion 的感应电机电驱动系统的设计和充电专利许可。AC Propulsion 联合创始人 Wally Rippel 也加入了特斯拉，出任特斯拉首席动力电子工程师。所以有一种说法认为特斯拉 Roadster 的核心技术是「拿来主义」，这种说法对吗？ 事实上，在 Wally Rippel 加入特斯拉后，因为 Roadster 和 EV1 在产品定位上的巨大差异，特斯拉不得不对感应电机动力总成进行了全面的重新设计。 Marc Tarpenning 的说法是，在 Roadster 投产前一年，感应电机与最初的工程测试原型对比，无论从材料还是技术层面，很多事情都发生了根本性的变化。 梳理来看，从 2006 年 Wally Rippel 加入特斯拉建立起整车工程及三电研发团队，到 2012 年 Model S 投产前，特斯拉处于快速迭代、边学边做的阶段。这是特斯拉三电发展的第一阶段。 特斯拉电机的今生2012 年，Konstantinos Laskaris 加入特斯拉，和特斯拉 CTO JB Straubel 一样，这是又一个自幼坚信电气化将席卷所有行业，并为此付出毕生努力的男人。彼时恰逢特斯拉 Model S 电驱动系统研发测试已接近尾声，Model 3 电驱动系统的预研即将启动的转折点。Laskaris 面临的任务是：延续感应电机路线的技术积累，不断探索性能与效率平衡艺术的极限。另一方面，将团队完全清零，开始下一代电机技术体系的研发。 今天看来，Laskaris 在承前启后的工作中做得非常出色。Model S/X 40 / 60 / 60D / 70 / 70D / 75 / 75D / 85 / P85 / P85+ / 85D / P85D / 90D / P90D / 100D / P100D 共计 16 款不同动力性能的车型，是通过区区三款感应电机来实现的。在特斯拉 Fremont 工厂，特斯拉完全从零设计、研发和制造电机（Model 3 的电机在内华达州的 Gigafactory 1 生产）。所以特斯拉可以优化电机制造的每一个细节，并控制产品的质量。按照 Laskaris 的说法，电机团队会通过数学建模和计算机集群进行模拟测试，然后在生产中非常快速地实现改进。 正如 Laskaris 在采访中提到的，使用数学建模技术对电动汽车的成功有着巨大的影响。这里的「建模」指的是理解系统背后的数学原理，然后创建软件工具来精确地模拟它在现实世界中的运转。 另一方面，这意味着特斯拉电机团队需要具备强大的软件编程能力以实现软件限制或调整功率，高性能车型在急加速和极限工况下的放电输出和能耗控制也非常关键。Laskaris 在读书生涯拿到了电气与计算机、通信与信号处理、电机及变速箱的设计和几何优化领域的本硕博学位，具有非常深厚又跨学科的电机设计理论背景。除了本职工作，他认为电机工程师还应该懂得软件工程和编写代码。 如果你知道如何将你作为工程师的想法转变为代码，你会做得很好。一旦你开始拥有自己的想象力和想法，这将是一个巨大的优势。我会说拥有一些编程技能绝对是非常重要的。Model 3 上的永磁电机是 Laskaris 团队的最新力作，全新的电机、全新的技术路线、创下新高的能效和性能产品，特斯拉为之投入了大量资源。但除了 Model 3，Model Y、新款 Model S/X 和 Tesla Semi Truck 半挂卡车也都应用了这台电机，这意味着产品矩阵层面极大的研发投入摊销和规模效应带来的成本下降。除此之外，令人印象深刻的综合投入产出比也是 Laskaris 考虑问题的一个角度。Laskaris 在采访中提到，在某些情况下，以更高的成本制造一台高效率电机可以在电池组或汽车制造的其他方面节约更多的成本。因此，如果你能够准确地模拟电机效率和成本，就可以直接将增量制造成本与电池节约的成本进行对比。事实上，综合成本最小化的最佳电机与成本最低的电机往往是不同的。 打造一辆最先进的电动汽车必须深刻理解所有的零部件，更重要的是，这需要持续地对零部件进行分析和优化，以推动续航、性能、效率和成本平衡的极限。在过去的一个世纪里，内燃机动力总成在工程分析和改进方面已经取得了数百万个工时的增量技术进步，而电动车工业的集体工程努力才刚刚开始。 过去十年来，特斯拉投入了大量的资源来开发更好的三电组件，这里的资源包括设计和测试零部件的人才、设备始终保持在行业最前沿。在特斯拉工作七年后，当年帅帅的小哥 Laskaris 也变成了大叔，我们期待着 Laskaris 团队带给电动汽车市场消费者的下一个惊喜。 Q：电机比发动机更适合驱动汽车吗？ A：你只需简单地将其他任意传统豪华车型与特斯拉进行比较，就会发现巨大的差异，就是因为电机。 具体来说，电机有巨大的效率优势，它非常安静且没有振动，具有非常高的功率密度和对扭矩的瞬时响应，所有这些特性促成了电动车无与伦比的性能优势。 这就是为什么电机对特斯拉至关重要，特斯拉打破了长期以来人们对电动车的刻板印象。消费者发现性能、效率和续航在电动车身上可以共存，Model S 高性能版是迄今为止加速最快的量产轿车，总功率超 700 马力，转速高达 18,000 转/分，这是我们在一级方程式赛车中才能见到的参数。 你可以说，电机是一个神奇的存在。 Q：当特斯拉决定增加峰值电流输出或峰值电机功率时，对电机设计团队意味着什么？你们有迭代设计过程吗？ A：在特斯拉 Fremont 工厂，我们几乎自主制造汽车的所有组件。我们有电机绕组和制造产线，因此我们可以优化电机制造的每一个细节，并控制产品的质量。此外，我们可以在生产中非常快速地实现改进，从这个角度来看，我们是一家非常敏捷的公司。 我们可以非常快速地生成电机几何结构并通过有限元分析进行分析。我们有一个拥有 500 多个核心处理器的大型计算机集群来运行有限元分析。——一台 PC 有两个核心或四个核心。这意味着我们可以并行创建许多虚拟模型并执行大量的计算。它允许我们非常快速地解决损耗和效率平衡，并根据我们创建的任何指标，查看任何电机的设计与我们正在设计的应用程序有多匹配。 原文较长，只截取了小一部分，文中提到了磁性材料和开关磁阻电机。
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发表于 2019-5-10 16:04:58
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