特斯拉的Model 3改用PMAC同步驱动电机

2017年9月15日

作者: Jim Harrison
林肯科技特邀博主


据报道,在首批三款车型中采用自制交流感应异步驱动电机取得巨大成功之后,Tesla刚刚发布的Model 3车型已改用永磁同步交流(PMAC)电机。

报道称,Tesla在其EPA认证文件中披露了电机类型,声明中写道:驱动电机 — 交流3相PM电机,192Kw,258hp。基本型号的电机与长行驶里程型号的电机可能大小不同。

此外,EPA文件还说明长行驶里程Model 3的电池组电压为350V,容量为230Ah,所以达到80.5kWh。基本型号(50 kWh)提供220英里行驶里程,0至60mph加速时间为5.6 s。长行驶里程型号的起步价格为44,000美元,0至60mph加速时间为5.1 s。

此外,中国磁性材料公司北京中科三环高技术股份有限公司(ZKSH)也宣布签署了一份协议,未来三年内为Tesla Motors供应钕铁硼(NdFeB)磁体。当然,这些材料还可用于电机之外的用途。

为什么使用永磁电机?

与感应式电机相比,PMAC电机较为复杂,但仍然相当简单且可靠。PMAC电机体积较小、重量较轻,一定程度上比感应式电机效率更高,特别是在低载和高载时。几乎其它所有EV制造商都使用这种类型的电机。 

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 Tesla Model 3 (感谢Tesla提供照片)

我认为,PMAC电机的同步操作意味着Tesla必须大幅更改其电机控制算法,并且这些算法可能比之前略微复杂。从报道的早期短时间试验电机来看,这项工作似乎进展顺利。人们都迫不及待地想看看改进后的电机效率是否能够明显提高英里/Kwh,以及操控性是否发生了任何变化。有报道称,Tesla正在使用钕和镨(Nd/Pr)稀土作为其磁体材料 ——但尚未得到证实。

PMAC和感应电机在满载时的效率都非常高。大型(>100hp) PMAC同步电机的满载效率一般为98%,而高质量感应电机大约为92%至95%。20%负载时,感应电机的效率下降到80%左右,而PMAC电机在这种轻载条件下的效率仍保持在88%。

材料原因

不使用PMAC电机的一个重要原因是材料可用性。特别是。 其价格在2011年从每吨3.5万美元猛涨到25万美元,然后价格又回落到大约3.5万美元。在7月中旬,钕的价格达到6.5万美元每吨,比上年度11月的最低点上涨了30%。大部分的钕材料都产自于中国的矿场。虽然世界各地有许多钕矿床,包括美国的加利福尼亚沙漠,但很难提取和加工。

Molycorp Inc是美国唯一生产稀土材料的矿业公司,总部设在科罗拉多州格林伍德村,拥有美国加利福尼亚州的帕斯山稀土矿。由于技术困难以及“竞争环境变化”导致其迅速衰落,该公司于2015年申请破产。据报道,该公司在矿场的投入超过10亿美元,最终被其最大债权人Oaktree Capital Management收购,并重组为Neo Performance Material。该公司现在拥有爱沙尼亚的稀土和稀有金属加工设施。

美国能源部创新中心的关键材料研究院已经制造出完全由美国国内供给和精炼的稀土金属制成的磁体。许多研究实验室正在研究高强度磁体的代替材料。一家名为Peak Resources的公司正在坦桑尼亚开发恩格拉稀土项目。Rare Earth Salts公司正在提供来自于内布拉斯加州工厂的稀土材料。RES的原始生产材料来自于回收的荧光灯管,使其生产成为100%美国国产方案。

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