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新型特斯拉ModelS格纹超级跑车的工程分析

陶仪忠2024-10-04 06:01:56 车评
导读 在Model S Plaid交付活动中,Elon Musk为我们提供了一些非常有趣的细节,包括与旧 P100D 电机进行比较的整个电机图、0.208 的阻力系...

在Model S Plaid交付活动中,Elon Musk为我们提供了一些非常有趣的细节,包括与旧 P100D 电机进行比较的整个电机图、0.208 的阻力系数、一个新的、更高效的热泵,以及一个没有很多的电池细节。

Elon 没有告诉我们电池是新的4680电池这一事实让我们相信特斯拉选择坚持使用 18650 电池。我们同意Electrek和InsideEVs 的观点。使用他告诉我们的信息并通过我们的性能和传热模型提供这些数字,我们可以对电池的细节和新的热泵配置做出有根据的猜测。

我们的性能模型与 Elon 为我们提供的加速时间非常相似。我们可以使用我们的性能模型估算齿轮比和最大电机 RPM。我们估计特斯拉的新型碳套管电机的红线为 23,308 RPM@200 MPH,而 P100D 的红线为 18000 RPM@155 MPH,并且齿轮比与 P100D 相同。

电机中的新型碳套管转子

根据我们的性能模型,我们预测特斯拉将使用三个 250 kW 电机。两个在后面,一个在前面。后面的两个电机将允许扭矩矢量。像Model 3这样的通用性只需要一台电机。

这款电机最不可思议的是超高的红线和极其平坦的功率曲线。特斯拉的旧电机有一个峰值功率点,之后功率开始逐渐减少。这条功率曲线允许新的格子图案以 200 MPH 的速度一路拉到 23,308 红线。

以下是 Elon 截至 2021 年 6 月 14 日的其他一些有趣的趣闻:电机小到可以被一个人拿起。“套筒实际上是一种碳纤维,由特斯拉自动化制造的特殊机器包裹在电机上。纤维包裹使转子处于压缩状态并限制膨胀,从而实现更高的 RPM。与由金属固定在一起的转子相比,主要优势是更强的电磁场。”

也许这个更强的电磁场是什么给了我们平坦的功率曲线?

马斯克还表示,他们“有一些想法可以进一步提高新款Roadster的扭矩和最大转速。”

电池使用18650电池?

如前所述,Elon 并没有对电池说太多,但我们可以根据我们的性能模型推断出一些东西。我们认为与 P100D 相比,特斯拉可能在新的 Plaid 中使用了更高功率的电池。我们正在计算 7.5C 的放电率。这是相当高的。为了获得大约 400 英里的续航里程,我们估计可用能量为 100 kWh。

我们还运行了我们的热电模型,基于此,我们认为特斯拉将使用类似于 Model 3 的电池配置,其中电池直接粘在冷却管上。P100D 电池没有粘在冷却管上,使用新的粘胶技术,我们估计电池组的热传递增加了 2 倍。

新型高效热泵

在加速和充电过程中这种超高的 C 率会导致大量的热量需要排出。我们估计新热泵的排热能力是旧 P100D 的两倍。

根据特斯拉新热泵的照片,冷凝器似乎不会像 Model 3 那样是乙二醇热交换器。请记住,Model 3 使用单独的乙二醇回路将热量从热泵输送到汽车前部。看起来 Model S Plaid 中的冷凝器将成为汽车前部的直接制冷剂至空气热交换器。这种设置对于拒绝高热负荷更有效。

电机图:

我们几乎确定了所有以前版本的地图。我们的性能模型假设在达到峰值功率点后出现一个短而平坦的峰值 HP 部分,然后线性 HP 下降到红线。

Plaid 电机具有某种特殊的魔力,因为它几乎可以将 HP 峰值保持在红线之间。我发现这很难相信,随着齿轮和风阻摩擦损失越来越高,加上磁滞、绕组阻抗和谐波都以更高的 RPM/频率建立。这就是为什么每个电机在特定速度下都有一个峰值功率点,然后 HP 开始下降。也许他们在更高的速度下过度放大并因为更好的冷却能力而逃脱?

转子套筒:

碳纤维转子套筒是高端产品,但不是高性能永磁电机的“突破”。有几家供应商专门制造套筒和/或转子。它们减少了旋转质量并增加了套筒强度,以在高 RPM 下的极端向心力下将磁铁保持在适当的位置。

电池

IEV 说 18650 节电池,这是基于特斯拉没有说更新后的 S 会有其他任何东西的事实。我认为他们是对的。马斯克不是一个隐秘实施 4680 的人。这是我认为的包:

18650 个细胞。也许具有略有不同的高功率密度化学。特斯拉需要尽可能保持包装绝对平坦。4680 更适合Model Y、Cyber​​truck和Semi。请注意,新包装没有 P100D 具有的“双层”模块。

请注意,与 2170 电池相比,18650 电池还具有更好的固有热容量来散热。它们的中值半径要小 15%,这意味着将热量从电池芯传导到罐中的平均有效内部热“R”要小 15%。

此外,我相信特斯拉正在使用类似于 Model 3 的冷却蛇。直接粘在电池上,而不是“手指”导热垫。这个垫是一个热瓶颈。我为 P100D 重新运行了我们的电池组热分析模型,替换了 M3 蛇形的热导率和厚度,并将蛇形高度增加到电池高度的 90%。此外,我更改了蛇形乙二醇设计,使每条蛇都只通过一次,从而减少了每条蛇必须冷却的细胞数量。综合起来,这些变化使排热能力增加了一倍多。最后,净电池间距将减小,从而提高包装密度并减轻重量。这可以解释特斯拉如何消除两个模块

这更具推测性,但是(引导我的“如果我是特斯拉工程师的想法”)我敢打赌,新模块的构建方式更像是新 4680 包的构建方式。所有单元格以相同的方式定向(不翻转 + 和 - 每隔一个单元格组)。也许使用单元格上的按钮或其他东西索引到底板中。没有“组装地狱”。此外,我敢打赌,他们没有使用手指型 M3 集电器或 MS 的单冲孔板型集电器与电池进行线焊连接。我敢打赌,他们使用了多层片式正极和负极集电器,就像 Munro 为 4680 包装假设的那样。这既提高了电流处理能力又提高了组装的简单性。

TMS/热泵:

文章称“散热器”具有两倍的冷却能力。首先,图中所示的“散热器”不是乙二醇散热器。它是一种风冷式制冷剂冷凝器。仔细查看将冷凝器连接到 HVAC 设备的管道以及冷凝器侧面的歧管。一个是小管子,另一个是大管子。较大的是进入冷凝器的热气歧管。小的一个是冷凝的制冷剂液体连接离开。如果是乙二醇,歧管和连接管连接的尺寸相同。看起来它们两侧都有歧管,因为我看到另一侧有一些悬空的管连接。出于冷却目的,直接制冷剂冷凝器比同等大小的液态乙二醇散热器具有更大的容量。

其次,两倍的容量意味着可能不是3-4吨的冷却,而是6-7吨的冷却。Plaid pack 热模型使用我的假设,最大充电功率为 250 kW,计算出的冷却量为 6.6 吨。这也支持拥有 DX 冷凝器。这是它们可以在 Model S 引擎盖下安装 6 吨冷凝的唯一方法。

这似乎是一种完全不同的热泵设计。它似乎包含一个类似的印刷电路型乙二醇和制冷剂歧管,但变成了垂直。我看到了制冷剂蓄能器 + 堆栈式冷却器。似乎有两套制冷剂管线向机舱供气。

标 签

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