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    特斯拉Model S Plaid版本科技解析

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    火山君聊车2021-10-25

    写在前面:感谢UP主戴森方程式的教学视频

    特斯拉Model S(图片|配置|询价)从12年发布至今,每一代都在内在方面有着不小的改变,而从上一代19年开始,经历了两年时间,特斯拉终于推出了Model S迄今为止的最强版本Plaid版,甚至有着地表最快量产四门轿车的的美名,是什么黑科技,让以效率速度为王的特斯拉在经历了长时间的努力,才推出这个版本,又是什么底气,让这款车敢宣称自己是最快的量产四门轿车,下面就从官网上主打的两项黑科技:带碳纤维套的转子,以及扭矩分配两个点出发,去探寻一下这款将在明年于国内上市的顶级电动轿车究竟有什么过人之处。

    想要搞清楚碳纤维套转子究竟有多厉害,我们必须从最基础的部分开始谈起,与燃油车不同,电动车的驱动部件是电动机,也就是小时候常玩的马达,目前市面上常见的共有两种电机,一种是永磁同步电机,另一种是感应异步电机,但无论是哪一种电机,其主要组成部分都是定子和转子组成,电动机的转速,是由转子旋转的速度决定的,目前市面上主流的电动机,转子转速最高也就18000转,到达了这个速度后,很难有更高的提升,这究竟是怎么一种情况呢?

    很多人说电动车起步可以,极速不行,这是因为什么呢?决定电动车极速的关键要素之一就是电机的转速,电动机可以达到的转速越高,车辆的极速也就越高,想要突破电动车极速这一紧箍咒,无非有两种办法:

    1.通过学习燃油车,给电机增加一个变速箱,改变输出的比值,从而达到更高的极速,保时捷Taycan、奥迪E-tron GT就是采用的这一方案,从间接角度改变了这一“老大难”的问题,但带来的后果可想而知,抛弃了变速箱的电动车,重新又将变速箱安了上去,增加了重量不说,穿新鞋走老路,终究不是最终的解决方案

    2.而另一种解决方案,则是目前特斯拉正在做的,也是按照马斯克脾气秉性来的,直面问题,受制于电动机转速所以极速不高,那我就把电动机转速搞上去,问题不就迎刃而解了吗?

    于是乎,新款的特斯拉Model S Plaid版本,搭载了带有碳纤维套的电动机,这个碳纤维套是个什么东西?电动机不能转的太快的原因,抛弃诸如电量等等客观因素外,最关键的原因还是因为电动机内的转子本身,如果转的特别快,电动机就会面临散架的问题,由于转速的增加,金属结构的转子也无法承担如此巨大的力,因此就会产生形变,甚至直接损毁,而这个黑科技碳纤维套则将转子包裹在内,裹住转子,就像寿司外面那层海苔一样,控制转子避免出现因旋转而产生的形变等问题。

    看上去这好像并不难,往转子上面套个足够结实的东西就足够了,但无论从技术难度,还是生产工艺,这个小小的套子,困难程度非常之高,高转速高温状态下不形变,使其在任何状态下都可以紧紧的包裹住转子,而且还不能影响转子与定子之间的磁场,这也就是为什么特斯拉把带有碳纤维套的电机着重说明的原因。

    下面讲讲另一个点:扭矩分配,从严格意义上说,特斯拉中文网站上的扭矩分配一词并不严谨,准确来说应该叫扭矩矢量控制系统,这是目前各大车企,无论说是性能车还是家用车都在着重研究的一个系统,身边最常见的就是丰田荣放、威兰达所宣传他们四驱车型版本就采用了那个扭矩矢量控制系统,他们在传统差速器结构的两端,安装了多片离合器,通过控制多片离合器的结合状态,以达到最佳的扭矩控制,那这样做的目的是什么?废了半天劲,这样做又有什么意义呢?

    下面先来设想一个场景,你开着车要做弧度比较大的转弯时,你一定希望自己的转弯半径更小,想要降低转弯半径,通常有三种办法:1、后轮随动转向,这也是保时捷、奔驰S级等车型常用的一个办法;2、降低弯内侧车轮的转速,这也是坦克转弯时的动作之一;3、增加外侧车轮的转速,同理,坦克也会用这种方式执行转弯操作;不考虑第一种机械层面的方法,想要降低转弯半径,那就只剩下了2、3两种方法,但其实第二种方法其实是司空见惯的,当进行车辆的麋鹿测试时,当车辆的ESP车身稳定控制系统开始工作后,车速有了明显的降低,ESP实际上就是通过降低速度,从而达到缩小转弯半径的目的,而这第三种,则是接下来要说的扭矩矢量控制系统。

    要知道轮胎的极限是有限度的,转弯时如果速度如果突破了轮胎的极限,便会出现常说的推头甩尾现象,那怎样可以在轮胎的极限范围之内,尽可能的提高转弯的速度呢?此时扭矩矢量控制系统便出场了,当驶入一个左弯时,如果增大右侧车轮的动力,车辆便会产生一种向内的趋势,而如果同时降低左侧车轮的动力,车辆向内的趋势便会进一步增大,当然,同样的效果,也可以通过降低弯心处,也就是左侧车轮的速度而达到,ESP的工作原理便是如此,但这样一来,动力就损失掉了,对于分秒必争的圈速来说,显然是得不偿失。

    说到这里,相信一部分人已经明白了扭矩矢量控制系统存在的意义,而在这个系统的使用方面,有一家克罗地亚的小厂可以说是走在了前列,那就是著名的Rimac,这个厂家生产了两款四台电机四驱的超跑,而第一款,还差点把著名车评人理查德*哈蒙德“送走”,在事后的一次采访中,从一段对话的细节可以发现扭矩矢量控制系统还有一些有趣的问题,哈蒙德在谈及最后出事的那个弯道时,他说从视频上看,最后失控时车辆出现了甩尾的姿态,而他之前进行测试时,车辆无论如何都不会出现甩尾的状态,因为初代Rimac搭载了扭矩矢量控制系统,因此可以设想当时的场景,当哈蒙德驾车经过了第一个右弯后,扭矩矢量控制系统给车辆的指令是右侧车轮降速,左侧车轮增速,而在进入随后的左弯时,Rimac Concept one的扭矩矢量控制系统向右侧车轮输入了过多的动力,同时又因为速度过快,突破了轮胎的抓地力极限,因此车辆发生失控,如此以来,车祸的罪魁祸首也就找到了。

    由于扭矩矢量控制系统属于电子层面的一项技术,对车辆本身的机械素质要求相应的有所降低,而电子层面技术正是特斯拉的拿手好戏,而搭载了扭矩矢量控制系统的特斯拉Model S Plaid,在机械素质本就不差的情况下,在纽北跑出远胜保时捷Taycan Turbo的成绩也就顺理成章了,两项黑科技的加持,使得特斯拉Model S Plaid拥有叫板市面上绝大多数量产车的底气,因此从购买角度,我个人强烈建议Model S Plaid版,普通版本相比起来,差的不是一点的问题了。

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