視頻 | 探秘特斯拉電動汽車的工作原理，超高性能如何協作？

來源：第一電氣網作者：42號車庫

本視頻由Learn Engineering制作，“試譯寶”推薦翻譯人員翻譯，“科普天天”配音加字幕，42號車庫已獲授權中文轉載。

這段視頻長10分52秒，配有約2300字的字幕。

以下是字幕內容：

市場上有越來越多的電動汽車，它們沒有廢氣污染，噪音低，性能高。預計到2025年，汽油和柴油汽車將被擠出市場。特斯拉Model S電動汽車目前是世界上加速最快的量產車。這段視頻介紹了特斯拉Model S電動汽車采用的技術。

為了讓大家了解電動汽車是如何實現超高性能的，本視頻將分析感應電機、逆變器、鋰離子電池和整車是如何協同工作的。

感應電動機

特斯拉汽車是由感應電機驅動的，感應電機是一個世紀前由尼可拉·特斯拉發明的。特斯拉汽車的名字也是為了紀念尼可拉·特斯拉。

感應電動機有兩個主要部分，一個定子和一個轉子。轉子由多個導電棒、兩端的導電盤和夾在導電盤之間的多個硅鋼片組成。定子與三相交流電相連，線圈中的三相交流電產生旋轉磁場，從而在電機中產生四極磁場，旋轉磁場在轉子的導電棒中產生感應電流。因為導電棒中有電流，所以導電棒在磁場中旋轉。

在感應電動機中，轉子的轉速總是小于磁場的轉速。感應電機中沒有電刷或永磁體，但功率很強。感應電動機的優點是感應電動機的速度取決于交流電流的頻率，因此只要控制交流電流的速度，就可以控制電動機的速度，從而控制汽車驅動輪的速度。通過控制驅動輪的速度，可以控制電動汽車的速度，這既簡單又可靠。

電機具有一個變頻驅動模塊，用于控制電機的速度。電動機的轉速范圍為0至18000轉/分，比汽油或柴油發動機的汽車要好得多。對于汽油和柴油發動機，當扭矩滿足要求時，轉速可能不符合要求。因此，發動機不能直接連接到驅動輪上，發動機必須與變速器配合才能使驅動輪達到所需的轉速。

感應電動機可以輸出所需的轉矩，也可以輸出所要求的速度，并且在速度范圍內始終保持高效率。因此，電動汽車不需要變速器。

此外，發動機不能直接產生旋轉運動，而是將活塞的上下線性運動轉換為旋轉運動，當線性運動轉換成旋轉運動時，機械平衡會出現問題。

發動機有兩個問題。一個問題是發動機不能像感應電機那樣自行啟動，而是需要啟動電機。另一個問題是發動機不能均勻地輸出功率。為了解決這兩個問題，發動機應該配備發電機為電池充電，電池可以為啟動電機提供動力，發動機應該安裝飛輪以盡可能均勻地輸出動力。

感應電機不僅可以直接產生旋轉運動，還可以均勻輸出功率，因此感應電機可以節省發動機上的許多零件。因此，感應電機比發動機輕，響應速度比發動機快，功率比發動機強，這使得電動汽車具有超強的性能。

逆變器

感應電動機的功率來自哪里？來自電池組。

然而，感應電機需要交流電，因此需要一個逆變器將電池組的直流輸出轉換為感應電機所需的交流電。同時，逆變器控制其輸出交流電的頻率，從而控制電機的速度。此外，逆變器甚至可以控制交流電的電壓，從而控制電動機的功率。

因此，逆變器就像電動汽車的首席執行官一樣，控制著電動汽車。

鋰離子電池

讓我們研究一下電池組……

w.你可能會驚訝地發現，電池組由許多18650個日常生活中使用的可充電電池組成。“18”表示電池直徑為18毫米，“65”表示電池長度為65毫米，“0”表示電池為圓柱形。這些電池串聯和并聯，為電動汽車提供動力。電池之間有一個扁平的金屬管，里面裝滿了冷卻液，用于冷卻電池。

特斯拉的創新之一是使用大量的小型電池，而不是幾個大型電池塊，從而確保電池的有效冷卻，使加熱點盡可能小，溫度分布均勻，從而延長電池組的使用壽命。

多個電池構成了這種可拆卸的電池模塊。在整個電池組中有16個這樣的可拆卸電池模塊，包括大約7000個電池。汽車前部的散熱器用于冷卻電池組中的冷卻液。

此外，由于電池組安裝在車身的下部位置，降低了汽車的重心，大大提高了汽車行駛時的穩定性。電池組分布在汽車的整個底部，電池組的堅固結構有助于汽車抵抗側面碰撞。

▌ 電力傳輸系統

現在我們繼續研究特斯拉的動力傳輸系統。

電機產生的動力通過變速箱傳輸到驅動軸。由于電機本身的有效速度范圍相對較寬，特斯拉采用了簡單的單速變速器。電機的輸出速度通過齒輪降低兩次。

電動汽車的倒車也很簡單，只需改變供電相位的順序即可。在電動汽車中采用變速器的唯一目的是通過犧牲速度來獲得更大的扭矩。

變速箱中的另一個重要部件是差速器，動力通過齒輪傳遞到差速器。這是一個簡單的開放式差速器，但開放式差速器在牽引力控制方面存在缺陷。

為什么這么先進的電動汽車應該使用開放式差速器而不是限滑差速器？原因是開放式差速器更強，可以傳遞更多的扭矩。

消除開式差速器的缺陷有兩種方法，一種是選擇性制動，另一種是切斷電源。對于汽油和柴油發動機來說，通過切斷油路來切斷電源是緩慢的，但對于感應電機來說，切斷電源的效果是立竿見影的，這樣可以有效地進行牽引力控制。

特斯拉可以使用最先進的算法，結合傳感器和控制器進行牽引力控制。簡而言之，特斯拉汽車使用智能軟件來取代復雜的機械硬件系統。

你知道嗎，由于特斯拉強大的動力回收系統，即使你只使用油門踏板，你也可以有效地控制行駛中的電動汽車。也就是說，在剎車時，汽車巨大的動能被轉化為電能，而不是在剎車片上轉化為熱能而浪費掉。

行駛時，一旦松開“油門”踏板，電動汽車就會啟動動力回收系統，當動力回收系統工作時，感應電機就變成了發電機。此時，車輪驅動感應電動機的轉子。當轉子速度小于磁場的轉速時，感應電動機輸出功率，當轉子速度大于磁場的轉速，感應電動機變為發電機。

此時，逆變器起著關鍵作用。逆變器降低了輸入到電機的電流的頻率，從而降低了磁場的轉速，使得轉子的轉速高于磁場的轉速。這樣電動機就變成了發電機，產生的電流是交流電，轉換成直流電后可以儲存在電池組中。在發電的同時，轉子受到反向電磁力的作用，從而在驅動輪上施加阻力，從而降低驅動輪的速度和速度。

這樣，在行駛過程中，只需踩下加速踏板就可以精確控制車速，而制動踏板則是用來完全停車的。

由于動力回收系統和制動踏板的共同作用，電動汽車比汽油和柴油汽車更安全，其維護和使用也比汽油和汽油汽車便宜得多。隨著技術的不斷進步，電動汽車現有的缺點將逐漸被克服，一……

未來將是電動汽車的世界。來源：第一電氣網作者：42號車庫

本視頻由Learn Engineering制作，“試譯寶”推薦翻譯人員翻譯，“科普天天”配音加字幕，42號車庫已獲授權中文轉載。

這段視頻長10分52秒，配有約2300字的字幕。

以下是字幕內容：

市場上有越來越多的電動汽車，它們沒有廢氣污染，噪音低，性能高。預計到2025年，汽油和柴油汽車將被擠出市場。特斯拉Model S電動汽車目前是世界上加速最快的量產車。這段視頻介紹了特斯拉Model S電動汽車采用的技術。

為了讓大家了解電動汽車是如何實現超高性能的，本視頻將分析感應電機、逆變器、鋰離子電池和整車是如何協同工作的。

感應電動機

特斯拉汽車是由感應電機驅動的，感應電機是一個世紀前由尼可拉·特斯拉發明的。特斯拉汽車的名字也是為了紀念尼可拉·特斯拉。

感應電動機有兩個主要部分，一個定子和一個轉子。轉子由多個導電棒、兩端的導電盤和夾在導電盤之間的多個硅鋼片組成。定子與三相交流電相連，線圈中的三相交流電產生旋轉磁場，從而在電機中產生四極磁場，旋轉磁場在轉子的導電棒中產生感應電流。因為導電棒中有電流，所以導電棒在磁場中旋轉。

在感應電動機中，轉子的轉速總是小于磁場的轉速。感應電機中沒有電刷或永磁體，但功率很強。感應電動機的優點是感應電動機的速度取決于交流電流的頻率，因此只要控制交流電流的速度，就可以控制電動機的速度，從而控制汽車驅動輪的速度。通過控制驅動輪的速度，可以控制電動汽車的速度，這既簡單又可靠。

電機具有一個變頻驅動模塊，用于控制電機的速度。電動機的轉速范圍為0至18000轉/分，比汽油或柴油發動機的汽車要好得多。對于汽油和柴油發動機，當扭矩滿足要求時，轉速可能不符合要求。因此，發動機不能直接連接到驅動輪上，發動機必須與變速器配合才能使驅動輪達到所需的轉速。

感應電動機可以輸出所需的轉矩，也可以輸出所要求的速度，并且在速度范圍內始終保持高效率。因此，電動汽車不需要變速器。

此外，發動機不能直接產生旋轉運動，而是將活塞的上下線性運動轉換為旋轉運動，當線性運動轉換成旋轉運動時，機械平衡會出現問題。

發動機有兩個問題。一個問題是發動機不能像感應電機那樣自行啟動，而是需要啟動電機。另一個問題是發動機不能均勻地輸出功率。為了解決這兩個問題，發動機應該配備發電機為電池充電，電池可以為啟動電機提供動力，發動機應該安裝飛輪以盡可能均勻地輸出動力。

感應電機不僅可以直接產生旋轉運動，還可以均勻輸出功率，因此感應電機可以節省發動機上的許多零件。因此，感應電機比發動機輕，響應速度比發動機快，功率比發動機強，這使得電動汽車具有超強的性能。

逆變器

感應電動機的功率來自哪里？來自電池組。

然而，感應電機需要交流電，因此需要一個逆變器將電池組的直流輸出轉換為感應電機所需的交流電。同時，逆變器控制其輸出交流電的頻率，從而控制電機的速度。此外，逆變器甚至可以控制交流電的電壓，從而控制電動機的功率。

因此，逆變器就像電動汽車的首席執行官一樣，控制著電動汽車……

勒。

鋰離子電池

現在讓我們研究一下電池組。你可能會驚訝地發現，電池組由許多18650個日常生活中使用的可充電電池組成。“18”表示電池直徑為18毫米，“65”表示電池長度為65毫米，“0”表示電池為圓柱形。這些電池串聯和并聯，為電動汽車提供動力。電池之間有一個扁平的金屬管，里面裝滿了冷卻液，用于冷卻電池。

特斯拉的創新之一是使用大量的小型電池，而不是幾個大型電池塊，從而確保電池的有效冷卻，使加熱點盡可能小，溫度分布均勻，從而延長電池組的使用壽命。

多個電池構成了這種可拆卸的電池模塊。在整個電池組中有16個這樣的可拆卸電池模塊，包括大約7000個電池。汽車前部的散熱器用于冷卻電池組中的冷卻液。

此外，由于電池組安裝在車身的下部位置，降低了汽車的重心，大大提高了汽車行駛時的穩定性。電池組分布在汽車的整個底部，電池組的堅固結構有助于汽車抵抗側面碰撞。

▌ 電力傳輸系統

現在我們繼續研究特斯拉的動力傳輸系統。

電機產生的動力通過變速箱傳輸到驅動軸。由于電機本身的有效速度范圍相對較寬，特斯拉采用了簡單的單速變速器。電機的輸出速度通過齒輪降低兩次。

電動汽車的倒車也很簡單，只需改變供電相位的順序即可。在電動汽車中采用變速器的唯一目的是通過犧牲速度來獲得更大的扭矩。

變速箱中的另一個重要部件是差速器，動力通過齒輪傳遞到差速器。這是一個簡單的開放式差速器，但開放式差速器在牽引力控制方面存在缺陷。

為什么這么先進的電動汽車應該使用開放式差速器而不是限滑差速器？原因是開放式差速器更強，可以傳遞更多的扭矩。

消除開式差速器的缺陷有兩種方法，一種是選擇性制動，另一種是切斷電源。對于汽油和柴油發動機來說，通過切斷油路來切斷電源是緩慢的，但對于感應電機來說，切斷電源的效果是立竿見影的，這樣可以有效地進行牽引力控制。

特斯拉可以使用最先進的算法，結合傳感器和控制器進行牽引力控制。簡而言之，特斯拉汽車使用智能軟件來取代復雜的機械硬件系統。

你知道嗎，由于特斯拉強大的動力回收系統，即使你只使用油門踏板，你也可以有效地控制行駛中的電動汽車。也就是說，在剎車時，汽車巨大的動能被轉化為電能，而不是在剎車片上轉化為熱能而浪費掉。

行駛時，一旦松開“油門”踏板，電動汽車就會啟動動力回收系統，當動力回收系統工作時，感應電機就變成了發電機。此時，車輪驅動感應電動機的轉子。當轉子速度小于磁場的轉速時，感應電動機輸出功率，當轉子速度大于磁場的轉速，感應電動機變為發電機。

此時，逆變器起著關鍵作用。逆變器降低了輸入到電機的電流的頻率，從而降低了磁場的轉速，使得轉子的轉速高于磁場的轉速。這樣電動機就變成了發電機，產生的電流是交流電，轉換成直流電后可以儲存在電池組中。在發電的同時，轉子受到反向電磁力的作用，從而在驅動輪上施加阻力，從而降低驅動輪的速度和速度。

這樣，在行駛過程中，只需踩下加速踏板就可以精確控制車速，而制動踏板則是用來完全停車的。

由于動力回收系統和制動踏板的共同作用，電動汽車比汽油和柴油汽車更安全，其維護和使用也比汽油和汽油汽車便宜得多。隨著技術的不斷進步，存在的不足……

電動汽車將逐漸被克服，未來將是電動汽車的世界。

標簽：特斯拉Model S世紀發現

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