李斌说的这句话很高明,从表述上让人印象深刻,从内容上又不容易被看穿。我来帮大家解读一下:
双电机是为了冗余,是否站得住脚?
李斌原话讲得非常通俗易懂,可以说是科普大师了:
因为只要是机械的东西,就一定有失效概率,不管是十万分之一还是百万分之一,飞机一个发动机和两个发动机是不一样的,特别是你结合 ADAS 去看这件事情,必须要有冗余,就能理解这个逻辑了。
然而,电机失效实际上分成两种:
1. 该出力的时候不出力:踩油门/电门但不输出转矩,在高速场景下,如果不能及时变到应急车道,这是非常危险了。
2. 不该出力之时乱出力:没踩油门/电门,但电机却输出转矩,无论在任何场景下,这都是非常危险的。对应的事故如下(不好意思又是特斯拉)。
注:此事故的原因正在调查中,推测应该是 Autopilot 的控制逻辑问题,而不是电机本身的问题。此处举例是说,如果电机出现了非预期扭矩,会导致如下现象相似的严重后果。
李斌表述中显然指的是第一种失效模式,也就是“该出力的时候不出力”。是的,如果限定为第一种失效模式,那双电机同时失效的概率要小于单电机。
但如果是第二种失效模式呢?双电机其中一个电机的失效概率是不是要大于单电机了?
这是一件事情的两面,不能光看贼吃肉,不看贼挨打啊!
况且,第一种失效模式“该出力的时候不出力”通常被评为 ASIL A 或 QM,算是相对轻微的故障,在功能安全体系中甚至经常被列为最后的安全措施。而第二种失效模式“不该出力之时乱出力”通常被评为 ASIL D,是最严重的失效模式!
如果沿着斌哥的思路,那双电机还不如单电机更安全对吧?
所幸的是,电机及其控制系统是非常可靠的一套系统,这两种失效发生的概率都很低;但要说双电机比单电机更冗余更安全,那是站不住脚的;或者退一步说,不太能站住脚。
再退一步说,这至少不是主要原因。
斌哥为啥 diss 单电机?
要回答这个问题,需要了解一些背景知识:
蔚来旗下有两款电机:
- 240kW 的异步感应电机,平均效率低但空转损耗小;
- 160kW 的永磁同步电机,平均效率高但有空转损耗。
因此,从续航的角度考虑,蔚来有两种最佳的电机配置方式:
一是双电机方案:感应电机+永磁同步(全新 ES8 也从双感应电机切换成更合理的感应电机+永磁同步的方案)。这种方案的平均效率,比两个永磁同步电机的方案还高,续航也更高。
二是单电机方案:单个永磁同步电机。
那单电机方案可行吗?从技术上来说没啥不可行的,但从产品上来说……
蔚来 ES6 两个版本的百公里加速分别为:4.7s、5.6s,高性能电动车水准。那如果是单个 160kW 电机呢?乐观地算那就是 5.6*2 = 11.2s。
如果是单个 240kW 电机呢,也要近 10s 去了。鉴于评论区有争议,那就按 8 秒算好了!8 秒的 ES6,你觉得蔚来愿意出吗?
要知道 2020 Q2 的平均销售价格为 42 万,你愿意花 42 万买一个 8+ 秒百公里加速的旗舰豪华电动车,而不愿意多花两三万买一个 5 秒的吗?
这显然与蔚来 ES6 的产品定位不相符的! 不用想也知道,如果出了个百公里加速 11-12s 的蔚来 ES6,你觉得能卖出去吗?不仅卖不出去,恐怕还要拉低现有的产品与品牌形象。
别说 11 秒了,就说比亚迪汉出的一个 7.9s 版本,就引发了一定的困惑与争议了 —7.9s,还能称为旗舰电动车吗?
那为啥特斯拉就可以出呢?人家车小,单电机性能也够:Model 3 单电机版百公里加速 5.6s,一点毛病也没有!小鹏 P7 也是,百公里加速 6.7s,也在 6 秒俱乐部啊!
综上,单电机并非耍流氓!不做单电机版,就说单电机不好,那才是耍流氓吧?
那对这番言论怎么看呢?李斌这番话,本身也没恶意,反而表述得很有传播性,能给整个行业带来关注与讨论,其实是一件好事!
一、马力大就一定加速强吗?
评论区有人提出:240kW 的燃油车可以做到零百加速 8 秒,电动车肯定更强。
回复:对燃油车来说,由于有变速箱的存在,经济性与动力性之间的 trade-off 被削弱。
而对电动车来说,由于没有变速箱,只有一个减速比。在选择这个减速比的时候,经济性与动力性之间存在非常强的trade-off 关系——如果完全不考虑经济性,动力性可以做到非常强;但要同时考虑经济性的话,动力性就会被掣肘。
这个掣肘的程度会有多大?看下图是单个永磁同步电机驱动电动汽车的例子,同样一个马力的电机、在不同减速比的时候,加速性能可以差距多大呢?
- 0-50km/h 加速时间:最短可以做到 5 秒,最长就长得没边了,25 秒朝上。
- 50-80km/h 加速时间:最短可以做到 6 秒,最长就长得没边了,25 秒朝上。
二、马力减半,续航即使不能翻倍,也应该能增加 50% 吧?
如此一来,单电机版的 ES8 续航也可以从 355km 上升到四百大几了。
马力减半,是同样时间消耗的能力减半,又不是克服阻力前进的距离翻倍啊…… 马力的单位是每秒输出的功,又不是每单位距离输出的功啊!
评论区的这些人你们真的是认真评论的呢?举个最简单的例子:比亚迪汉双电机续航 550km,单电机续航 605km。而且比亚迪是双永磁同步,如果是永磁+感应的组合,双电机也可以做到 570+,与 605 的差距很小。
三、双电机 5.6 秒,那单电机肯定不到 11.2 秒。
回复:不一定。当然可以参数匹配得加速性能很高,但经济性与最高车速这两个指标可能要崩。
目前 ES6,日常行程主要靠 160kW 永磁同步,加速时二者一起上。也就是说,160kW 的永磁同步电机,在减速比等参数的选择上,以经济性优先、以动力性为辅。
如果只用一个电机,不管是永磁同步还是用感应电机,这一个电机的减速比等参数的选择,必须同时兼顾动力性与经济性。如果完全不考虑经济性,如你所说,有可能百公里加速到 8.8s 甚至更快,但经济性就完全崩了。如果要兼顾经济性,动力性就要比去掉一个电机的二分之一还要差,也就是要到 9.x 秒,用近 10 秒来表述没问题吧?
至于你说的实际能开 4.0 秒,只不过标少了,4.4 秒。这个不能算在讨论范围。标少了可以说是高风亮节,但别人也都可以说标少了啊,这事情怎么认定,不就乱套了?如果双电机往少了标,单电机就要往高了标了?这也不符合常理吧!
也就是说,当放弃双电机的时候,可不是简单的功率少了多少瓦、重量少了多少公斤的事情,而是本来分工做经济性与动力性,现在变成了经济性与动力性之间要作一个取舍了!