雖然新能源汽車發(fā)展迅速，但我們對于其結(jié)構(gòu)發(fā)展卻少有關(guān)注，而本期我們就從新能源汽車三大件中的電動(dòng)機(jī)以及變速箱當(dāng)下以及未來發(fā)展來為大家做一個(gè)簡單的解讀。

新能源汽車發(fā)展速度自不必多說，在國內(nèi)，國六排放法規(guī)以及雙積分政策雙重壓力之下，車企研發(fā)重心也開始轉(zhuǎn)向了新能源汽車，在新能源補(bǔ)貼政策的引導(dǎo)下，純電動(dòng)以其高積分、高補(bǔ)貼等因素成為了車企進(jìn)軍新能源的踏板。

相信很多購買或者關(guān)注純電動(dòng)汽車的朋友都會發(fā)現(xiàn)一個(gè)非常有意思的問題，首先是純電動(dòng)汽車加速時(shí)間與速度上遠(yuǎn)超傳統(tǒng)燃油車，但在高速階段的提升卻稍微疲弱，并且，不少車企還對于車輛的最高速度進(jìn)行了限制，從市場主流多款電動(dòng)車來看，最高速一般限制在130km/h左右，相比傳統(tǒng)燃油車的180km/h的速度，顯然，純電動(dòng)汽車的高速行駛能力是遠(yuǎn)低于燃油車的，當(dāng)然特斯拉除外。對于純電動(dòng)汽車最高速限制，不少車企也給出了“防止快速放電，保護(hù)電池”的說法，但其背后真的是這么簡單嗎？

要想從根本上了解隱藏在背后的秘密，我們就從電動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)原理以及發(fā)展路線來說起。

電動(dòng)機(jī)的基本原理想必大家都已經(jīng)非常清楚了，相比傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)，電動(dòng)機(jī)在低速甚至零轉(zhuǎn)速下也可以輸出很大的扭矩，且轉(zhuǎn)速范圍特別廣，輕松可達(dá)到1萬-2萬轉(zhuǎn)，按照傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的思路，電動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速應(yīng)該是具有很強(qiáng)潛力的，為何還要對其進(jìn)行限速呢？

從其工作原理來區(qū)分，電動(dòng)機(jī)大約可分為直流電機(jī)、交流電機(jī)和開關(guān)磁阻電機(jī)三類，而市場量產(chǎn)的新能源汽車則主要應(yīng)用交流感應(yīng)(異步)電機(jī)、永磁同步電機(jī)、開關(guān)磁阻電機(jī)這三大類。而其他如輪轂/輪邊電機(jī)、混合勵(lì)磁電機(jī)、多相電機(jī)、雙機(jī)械端口能量變換器等特殊形式的驅(qū)動(dòng)電機(jī)，由于目前市場應(yīng)用較少且有些還處于研發(fā)階段，因此，我們就不對這類驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行過多的討論了。

從表格中可以看出，三種不同的電動(dòng)機(jī)各有優(yōu)勢，我們下面就具體的分析下它們的性能優(yōu)勢。

永磁同步電機(jī)

一般在新能源車型中使用最為廣泛的一種驅(qū)動(dòng)電機(jī)，這類電動(dòng)機(jī)一般采用圓柱形徑向磁場結(jié)構(gòu)或盤式軸向磁場結(jié)構(gòu),其轉(zhuǎn)子均由永磁材料制成，定子采用三相繞組，采用旋轉(zhuǎn)磁場帶動(dòng)永磁轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)。

按照其結(jié)構(gòu)細(xì)分又可分為永磁同步電機(jī)與永磁無刷直流電機(jī)（永磁轉(zhuǎn)矩電動(dòng)機(jī)），其中永磁同步電機(jī)具有更高的過載能力以及功率密度、體積相對較小，相比異步電機(jī)體積降低15%、結(jié)構(gòu)靈活、設(shè)計(jì)自由度也比較大，并且在高轉(zhuǎn)速中可以通過弱磁調(diào)速，擴(kuò)大工作范圍等優(yōu)勢，且沒有勵(lì)磁損耗和散熱問題，成為了當(dāng)下不少純電動(dòng)汽車的首選。

但缺陷也比較明顯，首先是運(yùn)行方面，永磁同步電機(jī)低速采用矢量控制，而高速則需要退磁以增加恒功率轉(zhuǎn)速，雖然變相的增加了電動(dòng)機(jī)恒功率運(yùn)行范圍，但相應(yīng)的造成了控制較為復(fù)雜。此外就是永磁材料需要大量的稀土，變相的增加了成本，這對于國內(nèi)企業(yè)來說原材料相對比較容易獲得。

而另一方面就是退磁問題，電動(dòng)機(jī)在運(yùn)行的階段，過大的電流會產(chǎn)生磁勢方向，并且與永磁體磁化方向正好相反抵消，因此，長時(shí)間使用會造成電動(dòng)機(jī)逐步退磁，在經(jīng)過幾年使用后，磁力下降的電動(dòng)機(jī)會進(jìn)一步影響其性能。并且由于市場監(jiān)管等問題，部分制造企業(yè)在制造中使用低等級的永磁體或減量永磁體的用量，造成電動(dòng)機(jī)性能蛻化嚴(yán)重。

永磁體退磁的另一方面就是"居里點(diǎn)"退磁，所謂居里點(diǎn)退磁是指永磁的特性在超過了該溫度后就不再是永磁體了，例如稀土銣鐵硼居里溫度在320度左右，也就是說，只要電動(dòng)機(jī)溫度超過了320度，永磁體就會永久退磁，進(jìn)而造成電動(dòng)機(jī)報(bào)廢。而永磁同步電機(jī)這一特性也成為了純電動(dòng)汽車限速的一個(gè)原因。

永磁無刷直流電機(jī)相對于永磁同步電動(dòng)機(jī)，其弱磁調(diào)速范圍較小，功率密度也比較低，但具有電機(jī)動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快的優(yōu)勢，在市場應(yīng)用中，一般作為小功率電動(dòng)汽車、低速電動(dòng)車以及汽車內(nèi)部的伺服驅(qū)動(dòng)之用。

交流感應(yīng)(異步)電機(jī)

相比永磁同步電機(jī)，異步電機(jī)結(jié)構(gòu)則比較簡單成熟，主要結(jié)構(gòu)在于定子繞組中輸入三相交流電，利用內(nèi)部鐵芯產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場推動(dòng)轉(zhuǎn)子做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過變頻器控制電流的電源變化繼而實(shí)現(xiàn)電機(jī)調(diào)速。

由于交流異步電機(jī)優(yōu)勢在于結(jié)構(gòu)簡單、轉(zhuǎn)速較高，通常轉(zhuǎn)速可達(dá)2萬轉(zhuǎn)左右，即使不匹配二級差速器也可滿足純電動(dòng)汽車的高巡航需求，并且，由于內(nèi)部沒有永磁體，不用擔(dān)心退磁以及高溫問題，因此可靠性比較強(qiáng)，后期維護(hù)成本也比較低，并且矢量控制調(diào)速技術(shù)比較成熟，目前仍廣泛應(yīng)用于純電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)。

但其缺陷也同樣比較明顯，首先在于能耗比較高，轉(zhuǎn)子雖然轉(zhuǎn)速較高，但相應(yīng)的發(fā)熱比較快，高速工況下需要冷卻系統(tǒng)的介入，增加了其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，另外，大容量的變頻器造價(jià)比較高，調(diào)速性也相對較差。并且相比永磁同步電動(dòng)機(jī)其功率較低，再加上其較大的體積等原因，因此，小型純電動(dòng)汽車一般是不考慮異步電動(dòng)機(jī)的。

開關(guān)磁阻電機(jī)

開關(guān)磁阻電機(jī)屬于一種較為新型的電動(dòng)機(jī)，其結(jié)構(gòu)原理較為簡單，具有成本低、扭矩大、恒功率轉(zhuǎn)速范圍廣、啟動(dòng)制動(dòng)性能比較高等特點(diǎn)。但其最大的缺陷就是轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)比較大，非線性也比較嚴(yán)重，運(yùn)作時(shí)噪聲大，并且由于結(jié)構(gòu)原因，需要使用位置傳感器,增加了結(jié)構(gòu)復(fù)雜性,在功率以及效率上相對永磁電機(jī)偏低。但無傳感器的開關(guān)磁阻電機(jī)正在研發(fā)之中，開關(guān)磁阻電機(jī)也是未來電動(dòng)機(jī)發(fā)展的一個(gè)趨勢，并且潛力比較大。

在當(dāng)下的純電動(dòng)汽車市場中，永磁同步電機(jī)、異步電機(jī)以及開關(guān)磁阻電機(jī)是應(yīng)用較為廣泛的，尤其是永磁同步電機(jī)，基本占據(jù)了純電動(dòng)汽車多半的市場份額，而異步電機(jī)由于其高速性能等原因，主要被特斯拉等車企采用，而從特斯拉近期推出的車型來看，其搭載永磁同步電機(jī)比例整逐漸上升。

我們從永磁同步電機(jī)、異步電機(jī)的性能可以發(fā)現(xiàn)，其恒功率大轉(zhuǎn)速工作狀態(tài)下會產(chǎn)生非常大的熱量，異步電機(jī)雖然有冷卻裝置配備，但仍難以長時(shí)間在極限工況下運(yùn)行，而永磁同步電機(jī)由于其內(nèi)部的永磁材料溫度特性差（市場電動(dòng)機(jī)溫度一般在200-300℃左右），在極限高溫條件下極易造成電動(dòng)機(jī)失效報(bào)廢。因此，不管是出于電池組的考慮還是電機(jī)性能原因，純電動(dòng)汽車的限速問題將會持續(xù)存在。

此外，最為重要的就是電動(dòng)機(jī)相匹配的變速箱尚未規(guī)?；慨a(chǎn)，相比傳統(tǒng)燃油車變速箱已經(jīng)極為成熟的當(dāng)下，純電動(dòng)汽車變速箱仍配備單速或者不配備變速箱。單速的減速器雖然可以低速條件下增加扭矩，但也會造成高速工況下驅(qū)動(dòng)力較低，減速比調(diào)高后，低速狀態(tài)下加速迅猛，但相應(yīng)的不能顧及高速工況，反之則能高速不能低速。減速器不管如何調(diào)校，不能同時(shí)兼顧高速和低速工況，因此，多級變速箱的出現(xiàn)，才能根本性的解決純電動(dòng)汽車高速工況的問題。

但從當(dāng)下市場量產(chǎn)車型來看，僅有極少數(shù)車型搭載了二級變速箱，而多級變速箱設(shè)計(jì)難度也比較大，從特斯拉發(fā)展歷程來看，第一款車型最初設(shè)計(jì)的電機(jī)+2檔變速箱的動(dòng)力總成，因?yàn)樽兯傧溥t遲不能達(dá)到生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，被迫采用了取消變速箱這一方案，但也因此錯(cuò)過了其出場的最佳時(shí)機(jī)，差點(diǎn)使特斯拉胎死腹中，由此可見多級變速箱設(shè)計(jì)難度。但隨著新能源汽車的發(fā)展，變速箱的研制已呈遍地開花之勢，但發(fā)展路線上也是五花八門，我們下一章，將為大家詳解新能源汽車變速箱的發(fā)展路線。