通常在購買(mǎi)燃油汽車(chē)的時(shí)候，了解車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機，并選擇最適合自己的那一款是任何一個(gè)消費者都需要做的功課。但當我們在選擇純電動(dòng)汽車(chē)的時(shí)候，卻似乎很少有人注意到電動(dòng)汽車(chē)的驅動(dòng)電機。驅動(dòng)電機代替了傳統燃油汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機，將電能轉化為前進(jìn)的動(dòng)能，使車(chē)輛得以前行。
所以驅動(dòng)電機的特性也決定了純電動(dòng)汽車(chē)的主要性能指標，甚至直接影響了車(chē)輛動(dòng)力性、經(jīng)濟性和用戶(hù)駕乘感受。現如今中國的純電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)日新月異，不僅自主品牌車(chē)型種類(lèi)繁多五花八門(mén)，很多合資品牌和豪華品牌的純電動(dòng)汽車(chē)也即將在2018年殺入戰局搶奪蛋糕。所以，今天小泡君就跟大家聊聊電動(dòng)汽車(chē)的心臟——驅動(dòng)電機。
雖然絕大多數人都認為邁克爾·法拉第是第一個(gè)發(fā)明電機的人，但真正讓電機投入實(shí)際使用而不是止步于實(shí)驗室的則是普魯士人莫里茨·馮·雅克比。1834年5月，雅克比創(chuàng )造了第一臺真正的旋轉電機。而僅過(guò)了4年，雅克比本人就對自己的發(fā)明進(jìn)行了改良，也就是第二代電機。這次的改良讓它的發(fā)明更上一層樓，可以驅動(dòng)一輛承載14人的小船。在當時(shí)來(lái)說(shuō)，這款電機所能輸出的功率已經(jīng)相當可觀(guān)了，而全球其他國家的科學(xué)家知道1840年左右才逐漸開(kāi)發(fā)出了類(lèi)似或是更好的電機。順帶一提，當時(shí)的所有電機都是直流電機。
時(shí)間來(lái)到19世紀80年代，因為交流電在長(cháng)距離高壓輸電方面擁有非常大的優(yōu)勢，所以全球的科學(xué)家都在努力研發(fā)具有商業(yè)價(jià)值的“交流電機”。1888年3月11日，意大利著(zhù)名電氣工程師伽利略·法拉利（跟我們熟知的提出自由落體的伽利略和法拉利跑車(chē)沒(méi)有什么直接關(guān)系）在一份論文中發(fā)表了他對“異步交流電機”的研究成果，而兩個(gè)月后，美國著(zhù)名電氣工程師尼古拉·特斯拉也獲得了他的“交流電機”專(zhuān)利授權。由于兩者均為獨立研發(fā)，且公開(kāi)成果的時(shí)間相差不多，所以后人也很難判斷究竟是誰(shuí)最先發(fā)明了交流電機。有意思的是，1888年都靈皇家科學(xué)院出版了伽利略·法拉利的論文，但給這篇論文做出了“基于該原理制造的電機沒(méi)有任何商業(yè)價(jià)值”的評論。
當然，隨著(zhù)技術(shù)不斷發(fā)展，直流電機和交流電機都得到了非常廣泛的應用。在純電動(dòng)汽車(chē)剛剛興起時(shí)，由于直流電機技術(shù)比較成熟，所以當時(shí)的電動(dòng)汽車(chē)大多采用了直流電機。這種電機的特點(diǎn)是控制調速比較簡(jiǎn)單，但結構非常復雜。所以在經(jīng)歷長(cháng)時(shí)間的工作狀態(tài)時(shí)，電機的電刷容易出現損耗。而要進(jìn)行維護又要對電機進(jìn)行拆解，費時(shí)費力。同時(shí)，電機運轉的時(shí)候，電刷冒出的火花會(huì )讓轉子積累熱量，形成高頻電池干擾，非常容易影響車(chē)內的其他電器元件。盡管有著(zhù)原理簡(jiǎn)單、調速容易等一些優(yōu)勢，直流電機仍然因為缺點(diǎn)明顯而被市場(chǎng)淘汰掉了。所以在如今的純電動(dòng)汽車(chē)市場(chǎng)里，我們已經(jīng)幾乎看不到搭載這類(lèi)電機的車(chē)型了，但不能否認的是，直流電機對電動(dòng)汽車(chē)的研究和發(fā)展起到了不可磨滅的作用。
近幾年的純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域，永磁同步電機的應用應該算得上是最為廣泛了。雖然使用的是交流電，但永磁同步電機的結構和無(wú)刷直流電機類(lèi)似，所以也繼承了它結構簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。永磁同步電機最大的特點(diǎn)就在于擁有非常高的功率密度和扭矩密度，也就是說(shuō)，在同樣的重量和體積下，永磁同步電機能輸出更高的功率和扭矩。同理，在相同的功率和扭矩情況下，采用永磁同步電機就可以獲得最小的重量和體積，為另一個(gè)極為重要的部件“動(dòng)力電池”留出足夠的空間和質(zhì)量。此外，永磁同步電機還擁有噪音較小的特點(diǎn)，這對于家用純電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)也是非常直觀(guān)的優(yōu)勢之一。
既然有優(yōu)點(diǎn)，自然也有缺陷。永磁同步電機最大的問(wèn)題就在于成本較高。位于電機內的永磁材料雖然號稱(chēng)“永磁”，但在一些情況下也會(huì )發(fā)生磁性衰退的現象。永磁材料的價(jià)格一直居高不下，同樣影響了電機乃至整車(chē)的成本較高。這也是為什么，即使算上國家和地方的補貼，同樣級別的燃油車(chē)和純電動(dòng)汽車(chē)，電動(dòng)汽車(chē)仍然要比燃油車(chē)貴上不少。永磁同步電機如今受到了絕大多數汽車(chē)制造商的青睞，也在市面上的車(chē)型當中比較常見(jiàn)，像寶馬i3、日產(chǎn)聆風(fēng)、吉利帝豪EV等等非常多的純電動(dòng)車(chē)型都搭載了永磁同步電機。
相對于永磁同步電機，異步電機的有點(diǎn)就是成本十分低廉，這當然要歸功于電機內不需要昂貴的“永磁材料”。同時(shí)，異步電機還擁有工藝簡(jiǎn)單、運行可靠、維修方便等特點(diǎn)，能夠在復雜的工作環(huán)境中工作，也對周?chē)ぷ鳒囟鹊拇蠓茸兓斜容^強的適應能力。但在重量和體積是異步電機的丟分項，在同樣的功率和扭矩下，異步電機所需要的體積和重量要遠大于永磁同步電機。
所以目前的市場(chǎng)上除了特斯拉之外，也很少有廠(chǎng)商愿意采用異步電機作為純電動(dòng)汽車(chē)的首選電機。而特斯拉之所以能夠將又大又重的異步電機放進(jìn)車(chē)身，還不影響動(dòng)力電池的部署，正是因為它在工藝和材料方面的技術(shù)突破，當然，這也是讓特斯拉價(jià)格居高不下的理由之一。除了新能源乘用車(chē)發(fā)展迅速之外，純電動(dòng)客車(chē)的發(fā)展也是日新月異。由于客車(chē)本身對于空間的要求沒(méi)有乘用車(chē)來(lái)的那么嚴格，所以異步電機在客車(chē)領(lǐng)域大放異彩，像宇通、中通、金龍等等客車(chē)廠(chǎng)商都廣泛采用了異步電機作為旗下車(chē)型的驅動(dòng)電機。
如今雖然應用在純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的電機以永磁同步電機和異步電機為主，但電機的種類(lèi)卻不遠不止這兩種。它們因為各種原因未能出現在純電動(dòng)汽車(chē)上，但也在各行各業(yè)為電氣化產(chǎn)生著(zhù)價(jià)值。相信在未來(lái)的某一天，一旦發(fā)現了全新的材料和技術(shù)，純電動(dòng)汽車(chē)還將有更多優(yōu)秀的電機可以選擇。到那個(gè)時(shí)候，買(mǎi)車(chē)之前恐怕就要先了解一下，各種不同的電機究竟有哪些區別了。
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