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结论:特斯拉失控是设计缺陷,异步电动机能量回收系统与ABS系统冲突,在车轮打滑时能量回收系统会正向驱动电机、导致刹不住。Fyq快充网络
技术细节描述:该缺陷是因为异步电驱系统本身形成的,异步电机动能回收系统依靠转差率实现,标定转速通过转子位置估算滤波之后得到。当急刹车ABS启动时,车轮边滚边滑,转子速度是0-车速间抖动的波形,异步电机励磁无法解除,能量回收和电机驱动会交替出现,导致刹车能力变更差。ABS的工作原理是通过压力控制刹车,随路面情况变化,无法预估和测量,因此不能做到能量回收与车轮转动完全同步,特斯拉的应急改进措施只能是刹车时完全放弃动能回收。Fyq快充网络
推论:采用永磁电驱系统的比亚迪、理想没有该问题,前同步后异步的蔚来在ABS启动时刹车会变差(另一种可能是,因为技术原因,蔚来的后置异步电机不参与能量回收制动)。Fyq快充网络
以下为枯燥且有难度的理论推导。Fyq快充网络
0,防抱死系统ABS
ABS的用途是防止车轮被抱闸刹死:Fyq快充网络
有些人认为ABS启动后刹车踏板会变硬、强烈抖动,实际上这是在冰面、雪地等易滑地面的特有现象。ABS是自动控制刹车油的压力大小,使车轮处于边滚边滑(滑移率在20%左右)的状态,当地面阻力良好时ABS控制几乎无感觉。Fyq快充网络
而车轮边滚边滑状态,恰好与动能回收系统冲突,动能回收系统依赖电机转子转动、电机转子与车轮刚性连接,在永磁同步电机上表现为动能回收时断时续,而在异步电机上,因为异步电动机的励磁需要通特定频率的三相电,会表现为动能回收和电机驱动交替出现。Fyq快充网络
1,电机的基础知识
初中知识点:Fyq快充网络
输入电压在导体中生成电流,导体中有电流会在磁场中生成力。Fyq快充网络
导体在磁场中运动生产输出电压。Fyq快充网络
前者是电驱动的基础原理,后者是电机能量回收的基础原理。Fyq快充网络
知识提高到大学电机专业:Fyq快充网络
在电动机的运行中,左手定则和右手定则会同时起作用,概括一下方便理解:Fyq快充网络
当输入电压大于输出电压,是电动机,消耗电源产生力,电驱动状态;Fyq快充网络
当输出电压大于输入电压,是发电机,消耗力产生电能,能量回收状态。Fyq快充网络
2,永磁同步电动机与异步电动机的不同。
2.1永磁同步电机Fyq快充网络
有一个永磁铁形成磁场:Fyq快充网络
当输入电压大于输出电压,是电动机,消耗电源产生力,电驱动状态;Fyq快充网络
当输出电压大于输入电压,是发电机,消耗力产生电能,能量回收状态。Fyq快充网络
非常简单明了。Fyq快充网络
引申一下,永磁同步电机:Fyq快充网络
电机驱动需要3个条件:1,永磁体的磁场,2,输入电压,3,转速不高,输入电压大于输出电压;Fyq快充网络
能量回收需要3个条件:1,永磁体的磁场,2,转速稍高,输出电压大于输入电压,3,输入电压为零或者通过调节一直低于输出电压。Fyq快充网络
2.2异步电动机:概括描述(不准确但起码是对的)Fyq快充网络
1,异步电动机定子线圈产生旋转磁场;Fyq快充网络
2,该旋转磁场在静止或相对运动的鼠笼转子中产生鼠笼转子输出电压;Fyq快充网络
3,鼠笼转子输出电压在转子中生成鼠笼转子电流;Fyq快充网络
4,鼠笼转子电流生成电机驱动力,转子转动;Fyq快充网络
5,转子转动跟旋转磁场有相对速度差,该速度差一般描述为转差率;Fyq快充网络
异步电动机的电驱动及能量回收,一般用变压器模型描述异步电动机的运行:Fyq快充网络
当转子转动速度跟旋转磁场同步时,没有导体切割磁感线的相对运动(更准确的描述是磁通变化),鼠笼转子输出电压为零。Fyq快充网络
当转子转动速度小于旋转磁场,转差率为正,能量从定子线圈输出去转子,转化为机械能(力),此时为电动机。Fyq快充网络
当转子转动速度大于旋转磁场,转差率为负,能量从转子输出去定子线圈,机械能转换为电能,此时为发电机。Fyq快充网络
3,永磁同步电动机与异步电动机的能量回收系统
3.1永磁同步电动机依靠转动和永磁体磁场进行能量回收。Fyq快充网络
电驱动时通过PWM占空比调节调整输出扭矩,占空比越大输出扭矩越大。Fyq快充网络
能量回收时,永磁体转子切割定子线圈生成反电动势。反电动势全部吸收会导致制动力矩巨大,因此一般通过类似的PWM调节实现制动扭矩调整和柔性刹车响应。电机驱动频率一般在4-20K,高频率、间歇式将反电动势吸收并转换成电能,然后通过电容滤波、电压转换,充入电池中。Fyq快充网络
能量回收涉及到1,永磁体磁场、2,电机转速、3,回收频率。Fyq快充网络
电机转速为0,永磁体转子不再切割定子线圈,能量回收自然消失。Fyq快充网络
3.2 异步电动机的能量回收Fyq快充网络
异步电动机的能量回收通过调整转差率实现。通过电机控制器的电流及电压运算,能够计算出当前电机的输出扭矩或者吸收扭矩,然后根据转子速度调整定子线圈的磁场速度,实现动能回收。Fyq快充网络
4特斯拉刹车系统的失效
电机的转速只能通过转子位置积分计算得到,积分需要时间,通常还需要滤波得到较稳定的转速输入,方便后续的控制系统设定输入稳定。假设车轮瞬间停止或者受冲击转速突变,控制器根本无法的得到转速的瞬间变化,而在控制策略上,基本上也会将转速瞬变当做干扰过滤掉!Fyq快充网络
特斯拉的能量回收是依靠滤波后的稳定轮速标定的。特斯拉能量回收需要:1,转子转动,2,定子线圈特定频率驱动,3,频率低于转子速度。Fyq快充网络
异步电动机的能量回收必须给定子线圈激励。特定ABS启动情况下,车轮边滚边滑,滚动时动能回收,滑动时转子转速低于线圈激励频率,能量回收的线圈激励会变成异步电机驱动。Fyq快充网络
假设一下,车速30,电机转速1200,依靠转差率推算,能量回收转差率5%,线圈驱动频率为1140,能量回收状态。此时车轮抱死,车速从30降到29,线圈驱动频率为1102,电机驱动状态。如果是高速行车,踩出了ABS,基本就死了。Fyq快充网络
小结:特斯拉赶紧把能量回收关了吧。Fyq快充网络
啰嗦一下推导过程:Fyq快充网络
地面打滑->Fyq快充网络
车轮抱死->Fyq快充网络
能量回收变电机驱动->Fyq快充网络
ABS启动,松刹车,刹车完全消失->Fyq快充网络
车轮转动,电机驱动变能量回收->Fyq快充网络
ABS关闭->车轮抱死Fyq快充网络
循环Fyq快充网络
5测试
本文只能提供可能正确、更可能完全错误的理论分析,期待有条件有能力的朋友进行测试,特斯拉的技术可能不可靠,但分析测试可以有理有据,做作对比试验。Fyq快充网络
证伪也是一份重要工作。Fyq快充网络
6结尾
爱信不信,友善讨论。Fyq快充网络
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