视频 | 探秘特斯拉电动汽车的工作原理，超高性能如何协作？

来源：第一电气网作者：42号车库

本视频由Learn Engineering制作，“试译宝”推荐翻译人员翻译，“科普天天”配音加字幕，42号车库已获授权中文转载。

这段视频长10分52秒，配有约2300字的字幕。

以下是字幕内容：

市场上有越来越多的电动汽车，它们没有废气污染，噪音低，性能高。预计到2025年，汽油和柴油汽车将被挤出市场。特斯拉Model S电动汽车目前是世界上加速最快的量产车。这段视频介绍了特斯拉Model S电动汽车采用的技术。

为了让大家了解电动汽车是如何实现超高性能的，本视频将分析感应电机、逆变器、锂离子电池和整车是如何协同工作的。

感应电动机

特斯拉汽车是由感应电机驱动的，感应电机是一个世纪前由尼可拉·特斯拉发明的。特斯拉汽车的名字也是为了纪念尼可拉·特斯拉。

感应电动机有两个主要部分，一个定子和一个转子。转子由多个导电棒、两端的导电盘和夹在导电盘之间的多个硅钢片组成。定子与三相交流电相连，线圈中的三相交流电产生旋转磁场，从而在电机中产生四极磁场，旋转磁场在转子的导电棒中产生感应电流。因为导电棒中有电流，所以导电棒在磁场中旋转。

在感应电动机中，转子的转速总是小于磁场的转速。感应电机中没有电刷或永磁体，但功率很强。感应电动机的优点是感应电动机的速度取决于交流电流的频率，因此只要控制交流电流的速度，就可以控制电动机的速度，从而控制汽车驱动轮的速度。通过控制驱动轮的速度，可以控制电动汽车的速度，这既简单又可靠。

电机具有一个变频驱动模块，用于控制电机的速度。电动机的转速范围为0至18000转/分，比汽油或柴油发动机的汽车要好得多。对于汽油和柴油发动机，当扭矩满足要求时，转速可能不符合要求。因此，发动机不能直接连接到驱动轮上，发动机必须与变速器配合才能使驱动轮达到所需的转速。

感应电动机可以输出所需的转矩，也可以输出所要求的速度，并且在速度范围内始终保持高效率。因此，电动汽车不需要变速器。

此外，发动机不能直接产生旋转运动，而是将活塞的上下线性运动转换为旋转运动，当线性运动转换成旋转运动时，机械平衡会出现问题。

发动机有两个问题。一个问题是发动机不能像感应电机那样自行启动，而是需要启动电机。另一个问题是发动机不能均匀地输出功率。为了解决这两个问题，发动机应该配备发电机为电池充电，电池可以为启动电机提供动力，发动机应该安装飞轮以尽可能均匀地输出动力。

感应电机不仅可以直接产生旋转运动，还可以均匀输出功率，因此感应电机可以节省发动机上的许多零件。因此，感应电机比发动机轻，响应速度比发动机快，功率比发动机强，这使得电动汽车具有超强的性能。

逆变器

感应电动机的功率来自哪里？来自电池组。

然而，感应电机需要交流电，因此需要一个逆变器将电池组的直流输出转换为感应电机所需的交流电。同时，逆变器控制其输出交流电的频率，从而控制电机的速度。此外，逆变器甚至可以控制交流电的电压，从而控制电动机的功率。

因此，逆变器就像电动汽车的首席执行官一样，控制着电动汽车。

锂离子电池

让我们研究一下电池组……

w.你可能会惊讶地发现，电池组由许多18650个日常生活中使用的可充电电池组成。“18”表示电池直径为18毫米，“65”表示电池长度为65毫米，“0”表示电池为圆柱形。这些电池串联和并联，为电动汽车提供动力。电池之间有一个扁平的金属管，里面装满了冷却液，用于冷却电池。

特斯拉的创新之一是使用大量的小型电池，而不是几个大型电池块，从而确保电池的有效冷却，使加热点尽可能小，温度分布均匀，从而延长电池组的使用寿命。

多个电池构成了这种可拆卸的电池模块。在整个电池组中有16个这样的可拆卸电池模块，包括大约7000个电池。汽车前部的散热器用于冷却电池组中的冷却液。

此外，由于电池组安装在车身的下部位置，降低了汽车的重心，大大提高了汽车行驶时的稳定性。电池组分布在汽车的整个底部，电池组的坚固结构有助于汽车抵抗侧面碰撞。

▌ 电力传输系统

现在我们继续研究特斯拉的动力传输系统。

电机产生的动力通过变速箱传输到驱动轴。由于电机本身的有效速度范围相对较宽，特斯拉采用了简单的单速变速器。电机的输出速度通过齿轮降低两次。

电动汽车的倒车也很简单，只需改变供电相位的顺序即可。在电动汽车中采用变速器的唯一目的是通过牺牲速度来获得更大的扭矩。

变速箱中的另一个重要部件是差速器，动力通过齿轮传递到差速器。这是一个简单的开放式差速器，但开放式差速器在牵引力控制方面存在缺陷。

为什么这么先进的电动汽车应该使用开放式差速器而不是限滑差速器？原因是开放式差速器更强，可以传递更多的扭矩。

消除开式差速器的缺陷有两种方法，一种是选择性制动，另一种是切断电源。对于汽油和柴油发动机来说，通过切断油路来切断电源是缓慢的，但对于感应电机来说，切断电源的效果是立竿见影的，这样可以有效地进行牵引力控制。

特斯拉可以使用最先进的算法，结合传感器和控制器进行牵引力控制。简而言之，特斯拉汽车使用智能软件来取代复杂的机械硬件系统。

你知道吗，由于特斯拉强大的动力回收系统，即使你只使用油门踏板，你也可以有效地控制行驶中的电动汽车。也就是说，在刹车时，汽车巨大的动能被转化为电能，而不是在刹车片上转化为热能而浪费掉。

行驶时，一旦松开“油门”踏板，电动汽车就会启动动力回收系统，当动力回收系统工作时，感应电机就变成了发电机。此时，车轮驱动感应电动机的转子。当转子速度小于磁场的转速时，感应电动机输出功率，当转子速度大于磁场的转速，感应电动机变为发电机。

此时，逆变器起着关键作用。逆变器降低了输入到电机的电流的频率，从而降低了磁场的转速，使得转子的转速高于磁场的转速。这样电动机就变成了发电机，产生的电流是交流电，转换成直流电后可以储存在电池组中。在发电的同时，转子受到反向电磁力的作用，从而在驱动轮上施加阻力，从而降低驱动轮的速度和速度。

这样，在行驶过程中，只需踩下加速踏板就可以精确控制车速，而制动踏板则是用来完全停车的。

由于动力回收系统和制动踏板的共同作用，电动汽车比汽油和柴油汽车更安全，其维护和使用也比汽油和汽油汽车便宜得多。随着技术的不断进步，电动汽车现有的缺点将逐渐被克服，一……

未来将是电动汽车的世界。来源：第一电气网作者：42号车库

本视频由Learn Engineering制作，“试译宝”推荐翻译人员翻译，“科普天天”配音加字幕，42号车库已获授权中文转载。

这段视频长10分52秒，配有约2300字的字幕。

以下是字幕内容：

市场上有越来越多的电动汽车，它们没有废气污染，噪音低，性能高。预计到2025年，汽油和柴油汽车将被挤出市场。特斯拉Model S电动汽车目前是世界上加速最快的量产车。这段视频介绍了特斯拉Model S电动汽车采用的技术。

为了让大家了解电动汽车是如何实现超高性能的，本视频将分析感应电机、逆变器、锂离子电池和整车是如何协同工作的。

感应电动机

特斯拉汽车是由感应电机驱动的，感应电机是一个世纪前由尼可拉·特斯拉发明的。特斯拉汽车的名字也是为了纪念尼可拉·特斯拉。

感应电动机有两个主要部分，一个定子和一个转子。转子由多个导电棒、两端的导电盘和夹在导电盘之间的多个硅钢片组成。定子与三相交流电相连，线圈中的三相交流电产生旋转磁场，从而在电机中产生四极磁场，旋转磁场在转子的导电棒中产生感应电流。因为导电棒中有电流，所以导电棒在磁场中旋转。

在感应电动机中，转子的转速总是小于磁场的转速。感应电机中没有电刷或永磁体，但功率很强。感应电动机的优点是感应电动机的速度取决于交流电流的频率，因此只要控制交流电流的速度，就可以控制电动机的速度，从而控制汽车驱动轮的速度。通过控制驱动轮的速度，可以控制电动汽车的速度，这既简单又可靠。

电机具有一个变频驱动模块，用于控制电机的速度。电动机的转速范围为0至18000转/分，比汽油或柴油发动机的汽车要好得多。对于汽油和柴油发动机，当扭矩满足要求时，转速可能不符合要求。因此，发动机不能直接连接到驱动轮上，发动机必须与变速器配合才能使驱动轮达到所需的转速。

感应电动机可以输出所需的转矩，也可以输出所要求的速度，并且在速度范围内始终保持高效率。因此，电动汽车不需要变速器。

此外，发动机不能直接产生旋转运动，而是将活塞的上下线性运动转换为旋转运动，当线性运动转换成旋转运动时，机械平衡会出现问题。

发动机有两个问题。一个问题是发动机不能像感应电机那样自行启动，而是需要启动电机。另一个问题是发动机不能均匀地输出功率。为了解决这两个问题，发动机应该配备发电机为电池充电，电池可以为启动电机提供动力，发动机应该安装飞轮以尽可能均匀地输出动力。

感应电机不仅可以直接产生旋转运动，还可以均匀输出功率，因此感应电机可以节省发动机上的许多零件。因此，感应电机比发动机轻，响应速度比发动机快，功率比发动机强，这使得电动汽车具有超强的性能。

逆变器

感应电动机的功率来自哪里？来自电池组。

然而，感应电机需要交流电，因此需要一个逆变器将电池组的直流输出转换为感应电机所需的交流电。同时，逆变器控制其输出交流电的频率，从而控制电机的速度。此外，逆变器甚至可以控制交流电的电压，从而控制电动机的功率。

因此，逆变器就像电动汽车的首席执行官一样，控制着电动汽车……

勒。

锂离子电池

现在让我们研究一下电池组。你可能会惊讶地发现，电池组由许多18650个日常生活中使用的可充电电池组成。“18”表示电池直径为18毫米，“65”表示电池长度为65毫米，“0”表示电池为圆柱形。这些电池串联和并联，为电动汽车提供动力。电池之间有一个扁平的金属管，里面装满了冷却液，用于冷却电池。

特斯拉的创新之一是使用大量的小型电池，而不是几个大型电池块，从而确保电池的有效冷却，使加热点尽可能小，温度分布均匀，从而延长电池组的使用寿命。

多个电池构成了这种可拆卸的电池模块。在整个电池组中有16个这样的可拆卸电池模块，包括大约7000个电池。汽车前部的散热器用于冷却电池组中的冷却液。

此外，由于电池组安装在车身的下部位置，降低了汽车的重心，大大提高了汽车行驶时的稳定性。电池组分布在汽车的整个底部，电池组的坚固结构有助于汽车抵抗侧面碰撞。

▌ 电力传输系统

现在我们继续研究特斯拉的动力传输系统。

电机产生的动力通过变速箱传输到驱动轴。由于电机本身的有效速度范围相对较宽，特斯拉采用了简单的单速变速器。电机的输出速度通过齿轮降低两次。

电动汽车的倒车也很简单，只需改变供电相位的顺序即可。在电动汽车中采用变速器的唯一目的是通过牺牲速度来获得更大的扭矩。

变速箱中的另一个重要部件是差速器，动力通过齿轮传递到差速器。这是一个简单的开放式差速器，但开放式差速器在牵引力控制方面存在缺陷。

为什么这么先进的电动汽车应该使用开放式差速器而不是限滑差速器？原因是开放式差速器更强，可以传递更多的扭矩。

消除开式差速器的缺陷有两种方法，一种是选择性制动，另一种是切断电源。对于汽油和柴油发动机来说，通过切断油路来切断电源是缓慢的，但对于感应电机来说，切断电源的效果是立竿见影的，这样可以有效地进行牵引力控制。

特斯拉可以使用最先进的算法，结合传感器和控制器进行牵引力控制。简而言之，特斯拉汽车使用智能软件来取代复杂的机械硬件系统。

你知道吗，由于特斯拉强大的动力回收系统，即使你只使用油门踏板，你也可以有效地控制行驶中的电动汽车。也就是说，在刹车时，汽车巨大的动能被转化为电能，而不是在刹车片上转化为热能而浪费掉。

行驶时，一旦松开“油门”踏板，电动汽车就会启动动力回收系统，当动力回收系统工作时，感应电机就变成了发电机。此时，车轮驱动感应电动机的转子。当转子速度小于磁场的转速时，感应电动机输出功率，当转子速度大于磁场的转速，感应电动机变为发电机。

此时，逆变器起着关键作用。逆变器降低了输入到电机的电流的频率，从而降低了磁场的转速，使得转子的转速高于磁场的转速。这样电动机就变成了发电机，产生的电流是交流电，转换成直流电后可以储存在电池组中。在发电的同时，转子受到反向电磁力的作用，从而在驱动轮上施加阻力，从而降低驱动轮的速度和速度。

这样，在行驶过程中，只需踩下加速踏板就可以精确控制车速，而制动踏板则是用来完全停车的。

由于动力回收系统和制动踏板的共同作用，电动汽车比汽油和柴油汽车更安全，其维护和使用也比汽油和汽油汽车便宜得多。随着技术的不断进步，存在的不足……

电动汽车将逐渐被克服，未来将是电动汽车的世界。

标签：特斯拉Model S世纪发现

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