永磁同步電機(jī)和感應(yīng)異步電機(jī)特點(diǎn)和區(qū)別

在燃油車時(shí)代，我們會高度關(guān)注發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱的動(dòng)力組合。

進(jìn)入到電驅(qū)化時(shí)代，雖然大家還是會關(guān)心車輛的三電系統(tǒng)，但似乎關(guān)注度遠(yuǎn)不如內(nèi)燃機(jī)時(shí)代了，并且關(guān)注的重點(diǎn)，好像也由電機(jī)轉(zhuǎn)換為了電池。

三電系統(tǒng)重要嗎？小編還是想首先和大家分享一下對于三電系統(tǒng)價(jià)值的認(rèn)識。

雖然以下的類比可能并不準(zhǔn)確，但從某種意義上來講，電動(dòng)車擁有的電機(jī)、電控、電池還是可以和燃油車擁有的發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱、油箱對號入座的。電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)都起到輸出動(dòng)力的作用，電控和變速箱用來梳理動(dòng)力、調(diào)整動(dòng)力的輸出，電池和油箱則起到了保證能源供應(yīng)的作用。所以，單從影響車輛的駕控乘坐體驗(yàn)而言，電動(dòng)機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，仍然是動(dòng)力系統(tǒng)中最為核心的部分。

當(dāng)然，必須承認(rèn)的是，大家對于電機(jī)的關(guān)注度顯然是要明顯低于發(fā)動(dòng)機(jī)的，小編認(rèn)為產(chǎn)生這種差異主要原因是因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)之間的差異確實(shí)沒有發(fā)動(dòng)機(jī)之間那樣巨大。在內(nèi)燃機(jī)時(shí)代，我們擁有4缸、6缸、8缸、10缸、12缸的發(fā)動(dòng)機(jī)，有直列、水平對置、V型、W型的氣缸排列方式，還有自然吸氣、廢氣渦輪增壓、機(jī)械增壓甚至電動(dòng)渦輪增壓等等周邊技術(shù)。而在電動(dòng)機(jī)中，我們最常聽到的似乎就只有兩個(gè)名詞，永磁同步電機(jī)和感應(yīng)異步電機(jī)。

永磁同步電機(jī)和感應(yīng)異步電機(jī)特點(diǎn)是什么？

電機(jī)的基本工作原理是比較簡單，具備一些物理學(xué)基礎(chǔ)知識的同學(xué)都可以理解。在工業(yè)領(lǐng)域，電機(jī)已經(jīng)在200年的時(shí)間內(nèi)得到了廣泛的應(yīng)用，在汽車行業(yè)的應(yīng)用也不例外。在近十年的時(shí)間內(nèi)，結(jié)合車用電動(dòng)機(jī)的需求特點(diǎn)，永磁同步電機(jī)和感應(yīng)異步電機(jī)成為了目前大部分電動(dòng)車的選擇。

下面小編試著以最簡單的方式來解釋一下永磁同步電機(jī)和感應(yīng)異步電機(jī)的區(qū)別以及特點(diǎn)。首先，永磁同步電機(jī)和感應(yīng)異步電機(jī)都有定子和轉(zhuǎn)子兩個(gè)部分，通過它們的名字就可以比較好的理解兩者的區(qū)別。定子可以簡單理解為電機(jī)的外殼，是外面不動(dòng)的那一圈，里面轉(zhuǎn)動(dòng)能夠輸出動(dòng)力的部分則為轉(zhuǎn)子。結(jié)合我們?nèi)粘Ｉ钪锌吹竭^的電機(jī)，定子和轉(zhuǎn)子是比較好理解的。電機(jī)之所以能夠驅(qū)動(dòng)車輛前進(jìn)，是因?yàn)楫?dāng)定子通電、轉(zhuǎn)子擁有磁場后，它們之間的相互感應(yīng)就會讓轉(zhuǎn)子產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)的力。

而永磁同步電機(jī)和感應(yīng)異步電機(jī)的核心差異就在于怎樣讓中間的轉(zhuǎn)子部分擁有磁場的。永磁同步電機(jī)采用的方式是直接用磁鐵做轉(zhuǎn)子，從而使得轉(zhuǎn)子自帶磁場。感應(yīng)異步電機(jī)則是先用導(dǎo)線做成轉(zhuǎn)子，當(dāng)導(dǎo)線內(nèi)擁有電流后，轉(zhuǎn)子也就擁有了磁場。

明確了結(jié)構(gòu)上的差異，它們各自性能上的特點(diǎn)就比較好理解了。在能耗方面，永磁同步電機(jī)由于轉(zhuǎn)子不需要耗電自帶磁場，電力只供應(yīng)給定子就可以，所以相比轉(zhuǎn)子定子同時(shí)耗電的感應(yīng)異步電機(jī)更加省電。感應(yīng)異步電機(jī)由于不受到永磁體安裝以及物理特性的限制，會在高轉(zhuǎn)速區(qū)間擁有更好的表現(xiàn)。兩者具體的差異，可以參考下方的表格。

總結(jié)來說，在使用效果上，永磁同步電機(jī)和感應(yīng)異步電機(jī)是特性完全相反的兩個(gè)極端。如果類比發(fā)動(dòng)機(jī)的話，永磁同步電機(jī)更像是1.6L排量的4缸自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)，節(jié)能小巧，但是功率不足，不適合高速行駛。而感應(yīng)異步電機(jī)則更像是排量超過6.0L的美式8缸渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，動(dòng)力強(qiáng)勁但暴躁不可控，費(fèi)油，體積大，重量大。

所以結(jié)合以上特點(diǎn)，在強(qiáng)調(diào)實(shí)用性的家用車中，基本使用永磁同步電機(jī)，在強(qiáng)調(diào)動(dòng)力表現(xiàn)的性能車型中，基本使用感應(yīng)異步電機(jī)。而在部分需要兩者兼顧的車型中，則會使用永磁同步電機(jī)和感應(yīng)異步電機(jī)搭配使用的方案。

這似乎聽起來已經(jīng)很完美了，但其實(shí)有兩個(gè)難以克服的問題。第一，畢竟大多數(shù)家用車受限于成本只會采用永磁同步電機(jī)的單電機(jī)布局，這會導(dǎo)致車輛的中高速再加速性能較差。如果大家有過駕駛單永磁同步電機(jī)車型上高速的經(jīng)驗(yàn)，一定能夠理解什么是80kM/h時(shí)速之后的超佛系加速。第二，對于采用永磁同步搭配感應(yīng)異步的雙電機(jī)車型來說，其實(shí)兩臺電機(jī)的發(fā)力區(qū)間是很難重合，同時(shí)想要協(xié)調(diào)控制兩臺發(fā)動(dòng)機(jī)的出力也是相當(dāng)困難的。這就像我們買了一件西服上衣和一條運(yùn)動(dòng)褲子，表面上是花錢買了一套衣服，但實(shí)際很難把它們同時(shí)穿出門。所以，日產(chǎn)要思考的是，有沒有兩者兼顧的解決方案？而答案就是電勵(lì)磁同步電機(jī)。

電勵(lì)磁電機(jī)為什么是更好的選擇？

從上文的內(nèi)容中我們可以理解，永磁同步電機(jī)的主要缺點(diǎn)是因?yàn)橛来攀奈锢硖匦詫?dǎo)致的高速性能不佳，而感應(yīng)異步電機(jī)的主要缺點(diǎn)是由于轉(zhuǎn)子內(nèi)電流依靠被動(dòng)感應(yīng)產(chǎn)生且不可控，能耗表現(xiàn)較差。

所以，如果我們能夠通過控制電流的大小而在轉(zhuǎn)子內(nèi)產(chǎn)生可控的磁場，在低輸出工況下，減小轉(zhuǎn)子內(nèi)的電流，達(dá)到節(jié)能的目的，在高輸出模式下，增大轉(zhuǎn)子內(nèi)的電流，保證電機(jī)的輸出功率和高轉(zhuǎn)速表現(xiàn)，就能比較好的兼顧兩者的優(yōu)點(diǎn)而屏蔽掉兩者的缺點(diǎn)。而最終的解決方案，就是日產(chǎn)自研的電勵(lì)磁同步電機(jī)了。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，以上市不久的日產(chǎn)ARIYA艾睿雅車型為例。電勵(lì)磁同步電機(jī)的應(yīng)用，可以保證ARIYA在超過100km/h后依然擁有非常出色的再加速能力。而在ARIYA艾睿雅的四驅(qū)車型中，由于電勵(lì)磁電機(jī)同樣擁有出色的低速節(jié)能表現(xiàn)和高速的動(dòng)力輸出，使得車輛可以在前后橋布置兩臺完全相同的電勵(lì)磁同步電機(jī)，從而保證動(dòng)力系統(tǒng)優(yōu)秀的可控性以及車輛駕控表現(xiàn)。ARIYA艾睿雅所采用的e-4ORCE四驅(qū)技術(shù)的出色表現(xiàn)和電勵(lì)磁同步電機(jī)應(yīng)用也是分不開的。

在日產(chǎn)電驅(qū)化整體技術(shù)框架下，全自研的平臺、三電以及周邊技術(shù)是一個(gè)更加高效有機(jī)的整體，從而起到“1+1>2”的效果。

電控篇

電控和電機(jī)緊密相關(guān)的電控部分，只有電機(jī)電控相互完美配合，才能最終呈現(xiàn)出色的駕控乘坐體驗(yàn)。

電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)一樣突出

電動(dòng)機(jī)平順、安靜、響應(yīng)速度快，以上都是我們能快速理解的優(yōu)點(diǎn)，這些優(yōu)點(diǎn)都是由于電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)構(gòu)造上的差異決定的。而要說到大家不太熟悉的電動(dòng)機(jī)的缺點(diǎn)，其實(shí)也是由于電動(dòng)機(jī)的先天結(jié)構(gòu)造成的。

首先是響應(yīng)速度快的負(fù)面產(chǎn)物，就是動(dòng)力輸出過于突兀。對于玩過賽車電子游戲的朋友，可能更能體會這種差異，如果說汽油車更像是用賽車模擬器的中的油門來控制車輛，那么電動(dòng)車就更像是用鍵盤來控制車輛。

相比燃油車，電動(dòng)機(jī)的扭矩是瞬間建立的，且中間不會經(jīng)歷液力變扭器等扭矩傳遞緩沖裝置，而是直接依靠齒輪傳遞給車輪。

舉一些我們平時(shí)生活中的例子，很多人都騎過的電動(dòng)自行車，騎行起來之后是非常平穩(wěn)的，但是就是起步那一瞬間，其實(shí)是很突兀很難控制的，尤其是對于第一次騎電動(dòng)自行車的人，容易被嚇一跳。還比如大家都玩過的電動(dòng)遙控車，想要低速穩(wěn)定的控制一輛遙控車，也是比較難的。造成這些問題的原因，都是由于電機(jī)本身的特點(diǎn)決定的。

其次，電動(dòng)機(jī)不只是一臺“發(fā)動(dòng)機(jī)”，同時(shí)還是一套“制動(dòng)系統(tǒng)”。這種電動(dòng)機(jī)天然的反拖制動(dòng)屬性，好的一面是可以實(shí)現(xiàn)動(dòng)能回收提高續(xù)航里程，但是負(fù)面影響也是不可避免的，就是容易在減速過程中造成車輛的不平穩(wěn)。

以上問題的帶來的最明顯的體現(xiàn)，就是相比燃油車，很多人乘坐電動(dòng)車會更加容易暈車。電動(dòng)機(jī)起步就是最大扭矩，剎車帶有動(dòng)能回收，瞬間的提速和減速給人的刺激較大，人被晃來晃去非常不舒服，此時(shí)人體的平衡系統(tǒng)和視覺系統(tǒng)就會做出反應(yīng)，如果不能適應(yīng)就會產(chǎn)生眩暈感。

電控和核心是精度

所以相比讓車輛達(dá)到更快的加速時(shí)間，電控系統(tǒng)更有價(jià)值的地方其實(shí)是在于幫助駕駛員更加從容穩(wěn)定的控制車輛，更好的馴服車內(nèi)的動(dòng)力“猛獸”。

在這其中最為重要的，也是最大的難點(diǎn)，就是控制精度，也可以講叫做以快治快。因?yàn)殡妱?dòng)機(jī)本身的響應(yīng)快，動(dòng)力強(qiáng)，所以就要通過更快速的電控調(diào)節(jié)速度來控制電動(dòng)機(jī)完成更穩(wěn)定的出力。在最新上市的日產(chǎn)云圖純電平臺首款電動(dòng)車ARIYA艾睿雅上搭載的電控系統(tǒng)，已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)1/10000秒的超高控制精度。作為對比，人眨一次眼的速度是0.3秒。

電控精度是技術(shù)指標(biāo)，更為重要的是實(shí)際療效。以小編實(shí)際試駕ARIYA艾睿雅的感受而言，ARIYA艾睿雅的電門腳感是非常細(xì)膩精準(zhǔn)的，電門開度的變化都會迅速反應(yīng)到車輛的動(dòng)態(tài)上。另一方面，這種反饋又不會過于突出，似乎會經(jīng)過一層過濾，甚至?xí)幸恍?缸發(fā)動(dòng)機(jī)加CVT變速箱那種比較柔潤順滑的感覺。

如文章開頭所說，如果說電控系統(tǒng)在性能指標(biāo)上還分個(gè)高低，但其實(shí)在調(diào)教手法上，并沒有絕對的優(yōu)劣之分。日產(chǎn)在電動(dòng)車方面的調(diào)教，依然堅(jiān)持了日產(chǎn)品牌車輛的整體風(fēng)格，更加注重車輛的平衡性以及在舒適度層面的表現(xiàn)，這種駕控感受和市面很多的電動(dòng)車是不同的。如果您還沒有找到自己最心儀的那個(gè)選擇，不妨來體驗(yàn)一下日產(chǎn)精神在一輛純電車型上是如何體現(xiàn)的。

編輯：黃飛

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