特斯拉故意選擇又大又重的異步電機(jī)，難道是不夠?qū)I(yè)？

驅(qū)動(dòng)電機(jī)代替了傳統(tǒng)燃油汽車(chē)的發(fā)動(dòng)機(jī)，將電能轉(zhuǎn)化為前進(jìn)的動(dòng)能，使車(chē)輛得以前行。所以驅(qū)動(dòng)電機(jī)的特性也決定了純電動(dòng)汽車(chē)的主要性能指標(biāo)，甚至直接影響了車(chē)輛動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和用戶駕乘感受?，F(xiàn)如今中國(guó)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(zhàn)局搶奪蛋糕。所以，今天就跟大家聊聊電動(dòng)汽車(chē)的心臟——驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

雖然絕大多數(shù)人都認(rèn)為邁克爾·法拉第是個(gè)發(fā)明電機(jī)的人，但真正讓電機(jī)投入實(shí)際使用而不是止步于實(shí)驗(yàn)室的則是普魯士人莫里茨·馮·雅克比。1834年5月，雅克比創(chuàng)造了臺(tái)真正的旋轉(zhuǎn)電機(jī)。而僅過(guò)了4年，雅克比本人就對(duì)自己的發(fā)明進(jìn)行了改良，也就是第二代電機(jī)。這次的改良讓它的發(fā)明更上一層樓，可以驅(qū)動(dòng)一輛承載14人的小船。在當(dāng)時(shí)來(lái)說(shuō)，這款電機(jī)所能輸出的功率已經(jīng)相當(dāng)可觀了，而全球其他的科學(xué)家知道1840年左右才逐漸開(kāi)發(fā)出了類似或是更好的電機(jī)。順帶一提，當(dāng)時(shí)的所有電機(jī)都是直流電機(jī)。

時(shí)間來(lái)到19世紀(jì)80年代，因?yàn)榻涣麟娫陂L(zhǎng)距離高壓輸電方面擁有非常大的優(yōu)勢(shì)，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(jī)”。1888年3月11日，意大利電氣工程師伽利略·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(duì)“異步交流電機(jī)”的研究成果，而兩個(gè)月后，美國(guó)電氣工程師尼古拉·特斯拉也獲得了他的“交流電機(jī)”專利授權(quán)。由于兩者均為獨(dú)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)先發(fā)明了交流電機(jī)。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(jī)沒(méi)有任何商業(yè)價(jià)值”的評(píng)論。

當(dāng)然，隨著技術(shù)不斷發(fā)展，直流電機(jī)和交流電機(jī)都得到了非常廣泛的應(yīng)用。在純電動(dòng)汽車(chē)剛剛興起時(shí)，由于直流電機(jī)技術(shù)比較成熟，所以當(dāng)時(shí)的電動(dòng)汽車(chē)大多采用了直流電機(jī)。這種電機(jī)的特點(diǎn)是控制調(diào)速比較簡(jiǎn)單，但結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜。所以在經(jīng)歷長(zhǎng)時(shí)間的工作狀態(tài)時(shí)，電機(jī)的電刷容易出現(xiàn)損耗。而要進(jìn)行維護(hù)又要對(duì)電機(jī)進(jìn)行拆解，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。同時(shí)，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候，電刷冒出的火花會(huì)讓轉(zhuǎn)子積累熱量，形成高頻電池干擾，非常容易影響車(chē)內(nèi)的其他電器元件。盡管有著原理簡(jiǎn)單、調(diào)速容易等一些優(yōu)勢(shì)，直流電機(jī)仍然因?yàn)槿秉c(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電機(jī)的車(chē)型了，但不能否認(rèn)的是，直流電機(jī)對(duì)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(jī)的應(yīng)用應(yīng)該算得上是為廣泛了。雖然使用的是交流電，但永磁同步電機(jī)的結(jié)構(gòu)和無(wú)刷直流電機(jī)類似，所以也繼承了它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。永磁同步電機(jī)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(jī)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(jī)就可以獲得小的重量和體積，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(jī)還擁有噪音較小的特點(diǎn)，這對(duì)于家用純電動(dòng)汽車(chē)來(lái)說(shuō)也是非常直觀的優(yōu)勢(shì)之一。既然有優(yōu)點(diǎn)，自然也有缺陷。永磁同步電機(jī)大的問(wèn)題就在于成本較高。位于電機(jī)內(nèi)的永磁材料雖然號(hào)稱“永磁”，但在一些情況下也會(huì)發(fā)生磁性衰退的現(xiàn)象。永磁材料的價(jià)格一直居高不下，同樣影響了電機(jī)乃至整車(chē)的成本較高。這也是為什么，即使算上和地方的補(bǔ)貼，同樣級(jí)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(jī)如今受到了絕大多數(shù)汽車(chē)制造商的青睞，也在市面上的車(chē)型當(dāng)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(jī)。

相對(duì)于永磁同步電機(jī)，異步電機(jī)的有點(diǎn)就是成本十分低廉，這當(dāng)然要?dú)w功于電機(jī)內(nèi)不需要昂貴的“永磁材料”。同時(shí)，異步電機(jī)還擁有工藝簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、維修方便等特點(diǎn)，能夠在復(fù)雜的工作環(huán)境中工作，也對(duì)周?chē)ぷ鳒囟鹊拇蠓茸兓斜容^強(qiáng)的適應(yīng)能力。但在重量和體積是異步電機(jī)的丟分項(xiàng)，在同樣的功率和扭矩下，異步電機(jī)所需要的體積和重量要遠(yuǎn)大于永磁同步電機(jī)。所以目前的市場(chǎng)上除了特斯拉之外，也很少有廠商愿意采用異步電機(jī)作為純電動(dòng)汽車(chē)的電機(jī)。而特斯拉之所以能夠?qū)⒂执笥种氐漠惒诫姍C(jī)放進(jìn)車(chē)身，還不影響動(dòng)力電池的部署，正是因?yàn)樗诠に嚭筒牧戏矫娴募夹g(shù)突破，當(dāng)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(duì)于空間的要求沒(méi)有乘用車(chē)來(lái)的那么嚴(yán)格，所以異步電機(jī)在客車(chē)領(lǐng)域大放異彩，像宇通、中通、金龍等等客車(chē)廠商都廣泛采用了異步電機(jī)作為旗下車(chē)型的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

如今雖然應(yīng)用在純電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域的電機(jī)以永磁同步電機(jī)和異步電機(jī)為主，但電機(jī)的種類卻不遠(yuǎn)不止這兩種。它們因?yàn)楦鞣N原因未能出現(xiàn)在純電動(dòng)汽車(chē)上，但也在各行各業(yè)為電氣化產(chǎn)生著價(jià)值。相信在未來(lái)的某，一旦發(fā)現(xiàn)了全新的材料和技術(shù)，純電動(dòng)汽車(chē)還將有更多的電機(jī)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(jī)究竟有哪些區(qū)別了。