而這一切又和汽車電動機(jī)與傳統(tǒng)燃油機(jī)有著天壤之別的特性密不可分。今天，我們就給大家做一次關(guān)于汽車電動機(jī)的簡單科普。
汽車電機(jī)的優(yōu)越性在哪？
不要以為電動車?yán)锍颂厮估�，就只有一堆又小又慢的老年代步車。如今已�?jīng)誕生了很多性能強(qiáng)悍的電動超跑，譬如蔚來EP9、RimacConcept One等等。它們都有一個共同的特點(diǎn)，那就是加速能力足以甩掉絕大部分傳統(tǒng)燃油車一大截——很多車型的百公里加速都已經(jīng)突破到了3秒以內(nèi)。它們之所以能做到如此恐怖的地步，原因都是和電動機(jī)的動力輸出特性緊密相關(guān)的。
幾乎所有的電動機(jī)，在轉(zhuǎn)速為零的時候都能夠提供接近最大的扭矩，而且調(diào)速范圍非常大，基本上就不需要傳統(tǒng)燃油車的多擋位變速箱，充其量只需要兩到三個擋位就好了，這樣變速箱的體積、重量可以大幅度壓縮，制造難度和成本也相應(yīng)下降，后續(xù)調(diào)校也顯得簡單許多。很多電動車甚至直接匹配一套單級的減速箱就可以了。
上面這個圖就是電動機(jī)的外特性曲線，其中紅色線是扭矩輸出特性，綠色線是功率輸出特性，而黃色的部分就是電動機(jī)運(yùn)行比較高效的區(qū)間。
可以看出，電動機(jī)的特性和傳統(tǒng)燃油機(jī)差異非常大，除了低速下扭矩非常大之外，還有著很大的恒功率區(qū)間，而且在中低轉(zhuǎn)速區(qū)域非常高效——要知道電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)效率普遍都能夠超過90%，相比之下目前往復(fù)活塞式汽油機(jī)的最高效率也不過42%左右。
另外，電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)部件就只有轉(zhuǎn)子，相比燃油機(jī)要少太多了，結(jié)構(gòu)簡單、體積緊湊、可靠性也要高不少。如此種種，都是很多人都愿意看好電動車的原因。
電動車的動力布置方式？
由于電動機(jī)本身體積小、布置更簡單，所以電動車的動力總成布置方式也顯得非常多樣化，可以靈活選擇各種類型的布置方案。
目前，很多傳統(tǒng)廠商礙于開發(fā)成本的原因，沿用了傳統(tǒng)燃油車留下的車身框架，把電動機(jī)、變速箱和控制器等放在了傳統(tǒng)燃油所在的車頭位置。實(shí)際上，很多新誕生的重新獨(dú)立開發(fā)的電動車，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了非常自由的電機(jī)布局方式。
譬如MODEL S，將單電機(jī)+減速箱+差速器的一套組合放在了靠近前后車橋的位置。
不但電機(jī)的布局方式更自由，而且還可以引入同軸的多電機(jī)方案。譬如蔚來的電動方程式賽車，采用了雙電機(jī)的后驅(qū)方案，左右車輪分別由獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動，這樣一來就可以省去傳統(tǒng)的差速器，通過控制策略的優(yōu)化，實(shí)現(xiàn)兩側(cè)車輪輸出扭矩的分別控制，驅(qū)動力分配的效率更高。
而本田新一代的NSX，采用的則是非常復(fù)雜的3.5 V6雙渦輪增壓發(fā)動機(jī)，外加三電動機(jī)的混合動力四驅(qū)系統(tǒng)。其中后軸是發(fā)動機(jī)+單電機(jī)，而前軸用的就是雙電機(jī)方案。在過彎的時候，前軸兩個電機(jī)可以根據(jù)當(dāng)前的過彎速度、加速度，自行調(diào)節(jié)兩側(cè)電機(jī)的輸出扭矩，幫助提升過彎速度。
NSX的前軸雙電機(jī)，中央還帶有多片離合器和制動能量回收系統(tǒng)
更進(jìn)一步，當(dāng)然業(yè)界已經(jīng)提出了輪轂電機(jī)的方案，直接把電機(jī)+減速器的組合塞進(jìn)輪圈內(nèi)部，甚至可以把減震器也內(nèi)置其中。由此一來，四個車輪全部通過獨(dú)立電機(jī)驅(qū)動，就能變成智能化程度非常高的四驅(qū)系統(tǒng)。不但舍去了復(fù)雜的傳統(tǒng)多差速器機(jī)械四驅(qū)系統(tǒng)，還可以完全獨(dú)立分配四個車輪的轉(zhuǎn)矩，配合懸架的獨(dú)特設(shè)計，甚至可以實(shí)現(xiàn)近似于原地掉頭這樣傳統(tǒng)燃油車無法想象的“高難度動作”。不過，這種方案明顯會增加簧下質(zhì)量以及車輪的轉(zhuǎn)動慣量，一定程度上影響操控和濾震性能，另外電機(jī)的散熱設(shè)計也要變得更復(fù)雜。
常用的汽車電動機(jī)有哪些？
電動機(jī)的原理，相信學(xué)過高中物理的人都知道，就是利用電流的磁效應(yīng)，通過控制電流在線圈中產(chǎn)生的磁場變化，驅(qū)動電機(jī)中的定子和轉(zhuǎn)子發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。如今電動機(jī)早已走進(jìn)了我們?nèi)粘Ｉ畹拿總�角落，而電動車本身也不是什么新鮮事物了，它早在1881年就誕生了。然而直到近十幾年隨著全世界節(jié)能減排的呼聲越來越大，大規(guī)模的電動車革命才開始掀起，車用的驅(qū)動電機(jī)才開始大規(guī)模應(yīng)用起來。
目前最為主流的汽車驅(qū)動電機(jī)是兩類無刷電機(jī)，一類是感應(yīng)異步電機(jī)，另一類是永磁同步電機(jī)。
感應(yīng)異步電機(jī)也有很多種叫法，譬如直流感應(yīng)電機(jī)、鼠籠式電機(jī)等等。它的定子和轉(zhuǎn)子都是導(dǎo)體，一般來說定子是通電的繞組線圈，而轉(zhuǎn)子實(shí)際上是多組線圈組成的類似鼠籠一般的導(dǎo)體，所以才得名“鼠籠式電機(jī)”。只要改變定子線圈的電流來產(chǎn)生可旋轉(zhuǎn)的磁場，就會產(chǎn)生轉(zhuǎn)子中的導(dǎo)體切割磁感線的效果，導(dǎo)體因為電磁感應(yīng)現(xiàn)象而產(chǎn)生電流，帶電流的導(dǎo)體就會被定子的磁場“牽”著走，所以也才被稱之為“異步”電機(jī)。它成本低、工藝簡單、運(yùn)行可靠耐用、維修方便，而且能承受大幅度的工作溫度變化。
特斯拉最早的量產(chǎn)車——第一代的Roadster、MODEL S以及最新上市的蔚來ES8，用的就是這種電機(jī)，其中MODEL S所用的異步電機(jī)，最高轉(zhuǎn)速可以達(dá)到20000rpm左右。但是到了MODEL 3，特斯拉就換成了下面的這種電機(jī)——永磁同步電機(jī)。
永磁同步電機(jī)和感應(yīng)異步電機(jī)的最大區(qū)別，就是把轉(zhuǎn)子的導(dǎo)體“鼠籠”直接換成了永磁體。它的永磁體轉(zhuǎn)子，和異步電機(jī)中被“牽”著走的導(dǎo)體轉(zhuǎn)子不同，可以實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速和定子磁場旋轉(zhuǎn)的速度是完全同步的。這一類電機(jī)的優(yōu)勢非常多，最重要的就是功率密度和控制精度高，而且重量更輕、體積更小、噪音低。但是這類電機(jī)中所采用的永磁體磁鐵，制造過程中都需要用到成本高昂的重稀土元素，這也直接抬高了電機(jī)整體的成本，而且也容易在高溫、震動、過流的情況下發(fā)生退磁現(xiàn)象。它是目前大部分汽車廠商研發(fā)電動車的首選，特斯拉目前也在往這個方向過渡。
在這兩者之上，還有一種更具有前景的開關(guān)磁阻電機(jī)。它的結(jié)構(gòu)比鼠籠式電機(jī)更簡單，轉(zhuǎn)子不再是繞組或者鼠籠式導(dǎo)體，而是普通硅鋼片疊壓而成的，結(jié)構(gòu)簡單、散熱條件好、體積輕、重量小、可靠性高、易于調(diào)速，功率密度和效率非常接近永磁同步電機(jī)，而且適用于惡劣環(huán)境、頻繁啟停和正反轉(zhuǎn)，非常適合作為電動汽車的驅(qū)動電機(jī)使用。為數(shù)不多的缺點(diǎn)在于控制比較復(fù)雜、扭矩波動大、噪音偏大。它有望會在未來成為車用電機(jī)的一個新普及方向。
總結(jié)：
可以明顯地看出，目前的電動機(jī)技術(shù)，已經(jīng)足以給汽車提供遠(yuǎn)超傳統(tǒng)燃油發(fā)動機(jī)的性能，而且電動機(jī)本身功率密度大、外特性更出色、更容易布置的特點(diǎn)，給了汽車驅(qū)動技術(shù)更大的發(fā)展空間。所以，只要電池技術(shù)的桎梏、充電場景的普及能夠進(jìn)一步取得突破的話，電動車全面超越傳統(tǒng)汽油車的可能性還是非常大的。
