各位，电动汽车及其发动机的秘密:电池并不全是关键

内燃机已经有140年的历史了。在这段时间里，我们已经完全掌握了它们的所有细微差别。我们可以和我们的朋友聊压缩比，马力和气门正时。我们知道涡轮的排水量和效率的优势。汽车相遇后很快就变成了大片的爆油罩。即使是最新超级跑车中最尖端的引擎技术，也会在汽车媒体中被彻底剖析。我们知道引擎。我们说引擎。我们爱引擎。

我们不喜欢汽车不过，这是指电动汽车。你知道，它们已经存在了近250年，并在19世纪80年代为汽车提供动力，直到汽油引擎因为它们的射程和快速加油超过了它们。(最早的交流感应电动机发明者之一:尼古拉·特斯拉。)我们对当今道路上所有新型电动汽车的车轮究竟是由什么驱动的知识缺乏，这确实令人费解。这个问题有多严重?大多数电动车车主可能都不知道在哪里电机在他们的汽车中，或者有多少或者它们的样子。

更糟糕的是，技术信息稀缺，而且大多只能在论坛和小众技术网站上找到。考虑一下这个事实我们的Alex Roy刚刚评测了全新的特斯拉Model 3，用了4000字精心设计的文字一次也没有提到发动机。

并不是说你可以责怪他特斯拉汽车在Model 3上的页面，其中包括一个“规格”部分，本身没有提到任何有关电机。此外，该公司去年向美国环境保护署(EPA)提交的汽车合格证书(Certificate of Conformity)中，有250个单词描述了电池，但只有20个单词描述了发动机。(如果你想知道的话，这是一个“三相，六极交流内部永磁电机”，产生258 hp或192 kw和317磅英尺的扭矩。)同样的,Chevrolet在新的螺栓EV上的页面除了说汽车有一个“电驱动单元”外，没有提到发动机。甚至连宝马这样的公司中间名的字面意思是“马达”- 为揭示揭示在i3产品页面电机是“交流同步”的。与此同时，基础车型3系的发动机被描述为“2.0升宝马双动力涡轮直列4缸、16气门180马力发动机，结合了双涡旋涡轮增压器、可变气门控制(double vanos和Valvetronic)和高精度直喷。”在此之前，网站将继续介绍这款发动机的电子油门控制、自动启停功能、带有爆震控制的直接点火系统、电子控制发动机冷却(地图冷却)、制动能量再生以及Eco Pro、Comfort和Sport设置的驾驶动态控制。

在评论家中，罗伊绝不是唯一一个轻视汽车的人。大多数电动汽车评论都忽略了这项技术的关键部分，只注意到它相对安静、扭矩响应、简单和长期低维护要求。大部分用于动力系统的空间都集中在电池上——电池的大小、结构和组成、位置、续航里程、充满电需要多少天等等。

但话说回来，我们也很难去责怪那些对此不屑一顾的人。大多数消费者，甚至是汽车极客，都不具备权威地谈论电动马达的知识或词汇，而且从表面上看，似乎几乎没有迹象表明有什么有意义的东西可以讨论。相比v8发动机和双涡轮6型发动机，永磁体和交流感应之间的区别更难让人兴奋起来。汽车制造商和媒体不宣传汽车创新的事实自然会让公众认为汽车创新没什么大不了的。

除了……这是不正确的。

尽管电动马达已经取得了一个世纪的进步，但仍有很多事情要做。首先，考虑到大多数汽车制造商已经将汽车制造业务转移到内部。如果没有创新的空间，他们就会从外部供应商的目录上订购。汽车制造中使用的更轻的材料，稀土磁体的新替代解决方案，以及针对不同汽车需求的优化整体性能特性，都是汽车工程师的目标。卡耐基梅隆大学(Carnegie Mellon University)研究电动汽车性能的机械工程教授文卡特•维斯瓦纳坦(Venkat Viswanathan)表示，这仅仅是个开始。

Viswanathan说:“电机效率图，即其扭矩和速度的函数，决定了消费汽车的能源消耗，而峰值功率特性是高性能需求的重要因素。”“此外，在高速下使用的电机的加热是另一个有创新和发展空间的领域。”

一旦你深入挖掘，你就会清楚地知道有多少优化和开发正在进行。关键的选择之一是电机的一般类型。Viswanathan说:“通常，大多数制造商使用同步电机，但它是永磁体还是电磁铁，对性能有很大影响。”

以特斯拉为例，虽然它通常对自己的创新守口如瓶，但它做出了重大改变用Model 3该公司决定使用永磁电机，而不是迄今为止使用的交流感应电机。关键的区别在于，交流感应电机必须利用电力在电机内部产生磁电流，从而导致转子旋转，而永磁体电机不需要额外的电流，因为它的磁铁(由稀土材料产生)总是“开着”的。这一切都意味着Model 3的电机效率更高，因此更适合小型和轻型汽车，但对高性能汽车不理想，因为交流感应电机可以产生更大的功率。出于同样的原因，雪佛兰Bolt采用了类似的策略。

其他时候，制造商将专注于降低电机成本的方法，以使电动汽车更便宜。位于密歇根州安娜堡的丰田技术中心的高级工程经理斯特凡农(Heraldo Stefanon)说，该公司主要在日本生产发动机，着眼于简化制造流程。

他说:“我们和其他汽车制造商面临的挑战是，在降低成本的同时，设法简化制造，同时提高发动机的效率和性能。”“2016款普锐斯引入了几项电机改进，包括不同的材料和控制，以最大限度地降低成本和功率损失。丰田混合动力系统II的成本已降至第一款普锐斯的四分之一以上。”

对于自己的电气化努力，本田一直在追求精心设计的发动机所能提供的性能和效率效益。其双电机单元部署在混合动力系统讴歌MDX交叉RLX轿车,和有时说说讴歌NSX超级跑车设计紧凑，两个小型36马力电机放在一个封装中，位于前部（NSX）或后（MDX，RLX）轮之间定位。该配置允许在全轮驱动设置中进行精密扭矩矢量，其具有传统的或混合发动机向另一轴供电。性能效益源于电机的能力，在调制各个轮子的电力时交替地输送扭矩或阻力。The motors, like those in other EVs and hybrids, also provide regenerative braking, where the motors act as generators to charge the car’s battery when coasting—or even provide braking action by virtue of the built-in resistance while generating that power, if tuned to do so.

此外，本田还将新款雅阁混合动力汽车的马达做得更小，因为方形铜线的线圈更紧凑，而不是圆形的线圈。方形铜线是电动机的固定部件，产生交变磁场使转子旋转。该公司表示，工程师们还使用了三个较小的磁铁来代替电机上的两个较大的磁铁，这有助于提高扭矩。所有这些改进使汽车的马力提高了14.8，达到181马力，扭矩提高了6磅-英尺，达到232马力。

本田还以其集成电动发动机而闻名，这种发动机位于混合动力车型的引擎和变速器之间。“本田的驱动电机是专门为这些应用而设计的，”一位代表公司的工程师指出。“功率和扭矩特性、直径/长度比、速度和冷却性能都经过优化，在满足有限空间要求的同时，实现了理想的性能。它们不是现成的组件。”

在未来，电机将自然会继续发展性能和效率。一些创新者将寻求使用更多低成本和非稀土元素制造的磁铁，因为本田最近在具有Daido钢铁的开发项目中做过的。他们的钕磁铁不含重质稀土材料，但仍然足够强大，足以用于车辆使用。电机速度也将改善;现在他们的范围从大约12,000-18,000 rpm，但研究人员正在开发能够达到30,000 rpm的电机 - 具有更小，较轻的电机可以更慢地旋转的速度的工作。

此外，还将改进热管理，进一步提高效率，以及全新的电机设计，如超轻轮毂电机——过去曾尝试过，但通常受到重型硬件的阻碍。最后，随着电动方程式赛车的人气飙升，像迈凯轮和Andretti Motorsport这样的赛车巨头正在大力推进他们的汽车技术，同时也在打磨从汽车位置到控制电子设备的所有东西，即使是优化电线的放置以减少电子干扰——所有汽车集会上的机器也会展示改装的电动马达，这只是时间问题。