電機一、二、三　電機數量與駕駛的關系

PART1：你不知道的電機

電機的奧秘 柳怪

電機對于新能源車來說，就好比發動機之于傳統汽車……對于發動機，我們已經研究了好幾十年，但新能源車的電機你懂嗎？接下來，就讓我們一起“理科生”一下，一同掀開電機的神秘面紗！

電機的分類

相比傳統汽/柴油發動機那幾個有限的種類，電機家族的組成和分類方式足夠讓人眼花繚亂。比如說，如果用工作電源劃分可分為直流電機和交流電機;按結構和工作原理又可分為異步電機和同步電機;按用途劃分，可分為驅動用電機和控制用電機。

以上各大類又能分為數個子類別，比如直流電機按結構又可分為有刷直流電機和無刷直流電機，而有刷直流電機可分為永磁直流電機和電磁直流電機;控制電機亦有伺服電機和步進電機之分…….

聽起來讓人很頭疼？沒關系，雖然電機家族如此龐大，但與汽車驅動相關的電機目前主流只有兩種：異步電機（也叫感應電機）和永磁同步電機。哦！對了！還有一種輪轂電機，但目前輪轂電機的商業化還較為遙遠，在此先暫不討論！

皮實耐用功率大，精致復雜效率高

感應電機就是咱們經常說的交流異步電動機，它是一種由定子繞組之后形成的旋轉磁場與轉子繞組中感應電流磁場互相發生物理作用之后產生電磁轉矩驅動帶動轉子旋轉的一種電動機類型，它由轉子、定子、冷卻系統和外殼組成，它的內部結構與外形結構與我們小時候玩的四驅車電動機相似（相似但不同）。由于感應電機的轉子總是在“追趕”定子中旋轉的磁場的轉速，轉子的轉速總是要比磁場的轉速慢一點，也就是異步運行，并且轉子本身也會產生感應電流，這就是為何叫做異步電機或是感應電機的來歷。

正是因為這個原因，感應電機在控制起來會稍微復雜一點，效率尤其是在低速運轉下會比永磁同步電機稍低。同時由于感應電流的存在，轉子的散熱要求也相對較高，需要更加高效、復雜的散熱系統。但感應電機也有它的優勢，它的結構相對簡單、可靠性高、過載能力強、皮實耐用，更容易獲得較大功率！

而永磁同步電機的結構和材料就更為復雜一些。所謂永磁，就是在制造轉子時加入永磁體，因此轉子的轉速與定子的旋轉磁場轉速始終保持同步，因此叫做永磁同步電機。

由于這種電機的轉子體積更小且沒有轉速差，而且永磁同步電機的轉子不會有感應電流，效率更高、散熱更方便、體積更小，轉速控制起來也會更容易，所以目前很受車廠青睞。但為了保證永磁體的性能和穩定性，永磁體需加入稀土元素，因此制造的成本會更高，且因為結構更精致復雜，在極端環境下可能不如感應電機耐操！

歐美車廠往往更喜歡使用感應電機，因為它的結構相對簡單、可靠性高、過載能力強、皮實耐用，更容易獲得較大功率！

歐美車廠往往更喜歡使用感應電機，因為它的結構相對簡單?、可靠性高、過載能力強、皮實耐用，更容易獲得較大功率！

電機形式只是決定新能源車綜合性能的其中一環，電池、控制系統也會影響一臺車的動力、續航……等表現。

電機形式只是決定新能源車綜合性能的其中一環，電池、控制系統也會影響一臺車的動力、續航……等表現。

北美偏愛感應，中日喜歡同步

比較關注新能源汽車技術訊息的粉絲們可能會有這么一個印象：歐美車廠比較喜歡使用感應電機，而國內及日本大多數廠家喜歡采用永磁同步電機……

來自大洋彼岸的特斯拉就是最好的例子，其旗下的Model S與Model X都采用了感應電機;但國內，只有蔚來ES8與江鈴E200S這兩款車同樣搭載感應電機。除此之外，包括比亞迪秦/宋EV、吉利帝豪EV、榮威ERX5、前途K50等絕大部分純電動車都是搭載永磁同步電機，而包括日產聆風以及兩田的那一堆Hybrid車型，也都是使用永磁同步電機。

為什么呢？我們都知道，尼古拉·特斯拉作為電力祖師爺級別人物，發明了三相交流電（動力電）與三相交流異步電機，特斯拉以此作為品牌名，除了向這位杰出的科學家致敬之外，也因為其初創團隊本來就是研發感應電機出身。再加上特斯拉的首款產品是以蓮花為藍本的電動跑車，自然就選擇了功率更大、扭矩更強的感應電機。

當然，永磁同步電機目前能占據大半壁江山的原因也很簡單，在大體相同的技術水平下，永磁同步電機除了成本較高之外，無論體積重量還是效率，都比感應電機表現要好，從而可以提高能源效率、增加續航里程，這無疑直擊當下純電動車的最大痛點。同時，永磁同步電機在瞬態條件下仍然可以保證95%左右較高效率，加上體積小，重量輕，因此適用于頻繁啟停的工況以及較小的乘用車布置空間。此外，永磁電機不需要感應電機那般的要有高效和復雜的冷卻系統，也有利于整車的設計制造。

此外，制造永磁體所需的釹鐵硼等永磁材料是重要的稀土資源，而中國則是稀土資源最豐富的國家，占據了全球超過70%的稀土資源;日本則是稀土產業的大國，擁有豐富的稀土冶煉加工經驗及技術。所以，不用發愁稀土資源的中、日，自然也就更青睞體積重量更小、效率更高的永磁同步電機，雖然永磁同步電機的成本會比感應電機更高一些，但在龐大的電池成本面前簡直不值一提！

瑜亮之爭or互補共生

不過，就如同粗糙的多連桿不一定比精心調校的麥弗遜更優秀一樣，感應電機與永磁同步電機其實也并無絕對的優劣之分;而且除了電機本身的特性以外，電池、電池的BMS系統、電控系統也是影響整個動力單元最終表現的重要因素。

比如憑借多年的研發以及出色的BMS系統，特斯拉也足以克服感應電機的種種限制，不僅功率、扭矩以及特斯拉車型的百公里加速時間傲視群雄，在感應電機不太有優勢的能效方面也取得了長足的進步，在百公里能耗這一指標上，并不遜色于使用永磁同步電機的對手，加上出色的BMS與大容量的電池組，特斯拉依然在續航里程上有相當的優勢。不過，由于成本與續航里程的種種考慮，特斯拉最新的車型Model 3還是舍棄了感應電機而轉投永磁同步電機的懷抱。

當然，對于雙電機或是多電機的車型來說，目前更先進的一種方式是將感應電機與永磁同步電機結合使用，比如榮威的Marvel X以及蔚來的ES6性能版。以蔚來ES6性能版為例，采用前軸160kW永磁同步電機與后軸240kW感應電機的組合，日常巡航以永磁同步電機為主，起步或急加速則以功率更大的感應電機為主，不僅發揮了永磁同步電機效率高與感應電機大功率的優勢，同時由于感應電機沒有永磁體，在“空轉”時并不會耗費能量，以“前同步、后感應”配置的ES6性能版為例，其續航里程不僅較兄長ES8大大增加，甚至比前后160kW同步電機的ES6基準板的續航里程還要多了20km！

那么，感應電機與永磁同步電機是瑜亮之爭嗎？其實，在我們看來它們更像是互補共生。孰優孰劣其實無法定論，但有一點可以肯定：相比于數十年幾乎不變的內燃機時代，進入電氣時代后汽車技術的發展速度與迭代頻率明顯更加快。除了感應電機與永磁同步電機，前面提到過的輪轂電機，又或是廣泛用于商用車上的開關磁阻電機也在快速發展，誰也不知道下一次顛覆會何時到來？

正因為在電機的世界里有這么多學問，有這么多可以玩轉的空間，這期我們就先來為大家分析一下電機數量與車輛操控、動力性能的關系，讓您了解以往不可能出現在傳統燃油車上的配置學問，如今在新能源車圈也成了一門顯學！

PART2：電機數量與操控的關系

化被動為主動 陳政義 嚴紹健 涂純明

是的！我們知道，跟新能源車就應該談省油環保，就好像一百多年前汽車剛誕生時，我們應該跟它談發動機好不好啟動。

但誰又知道，后來汽車成了人們追求駕駛樂趣的談資，新能源車又何嘗不能？而且有意思的是，以往車廠工程師是用底盤、懸掛、ESP……來被動調整車輛的操控特性;新能源車，或許可以直接從動力的源頭——電機調校！

單電機的操控

示范案例：BYD秦Pro DM Key Point：混動好？純電好？

市場上采用單電機驅動的新能源車很多，為何我們會選擇比亞迪秦Pro DM來作測試呢？

答案可能要先從“DM”這兩個字說起——稍微了解比亞迪的朋友可能都知道，這家自主車企的背后是有電池工廠撐腰的，也因此它也是國內較早發展新能源車的代表，早在大約10年前就已經推出了F3DM混合動力車型，那時的“DM”采用的是比亞迪第一代技術，但如今的秦Pro DM采用的已經是第三代技術，其中包括1.5L排量渦輪增壓BYD476ZQA發動機+6速雙離合6HDT35變速箱，以及一臺110kW最大輸出功率的電機，以上部份和前代秦DM使用的第二代DM技術基本相同，但第三代比較特別的就是另外加了一臺BS@發電機，打開秦Pro DM發動機艙內的塑料護蓋，便可很明顯看到這車的變速箱后上方多了一塊不小的金屬物體，并有三根0號粗的電線與電機控制器相連，這就是BSG了，它能讓這車的續航里程更長，并且動力不隨電量消耗而減退，確實是環保大勢之下的精彩之作。

但，加了BSG與林林總總的電力部件，會不會影響秦Pro DM的操控性呢？這是我們選擇秦ProDM來作測試的主要原因，而經過一番體驗，筆者發現車頭沉重確實是這車在操控上不可回避的小弱點，就算重量不輕的T型電池就在底盤下方，另外還有一個12V蓄電池安裝在車尾廂，也改變不了秦ProDM高速過彎時推頭，以及車頭指向稍微跟不上方向盤動作的現實。這里特別強調，電池安裝在底盤只是為這車提供了拉低車身重心，令其過彎時比較穩定的效果，對于過彎時車身慣性移動這件事，車頭重就是重，沒法因此改變物理特性！

經過數年，比亞迪早已經有了不同的動力單元技術，包括“TID”——缸內直噴渦輪增壓發動機與雙離合變速箱，并且DM混合動力也已經進化到第三代系統……那……如今的比亞迪秦Pro DM，開起來是如何的呢？

首先來說說第三代DM與以往有何不同吧！第一代應用于F3 DM身上的DM系統其實已經與常見的混動系統略有不同，顧名思義DM（Dual Mode雙模式）除了三缸1.0L發動機之外還配置了一臺驅動電機、一臺主要用于發電的發電機，在正常使用下問題不大，但一旦電池電量不足，離合器會斷開發動機與變速箱的輸出連結，讓發動機專注帶動發電機為驅動電機供電，并且想辦法給電池充電，說簡單點就是類似“增程式”運作模式，但如此七折八扣下來驅動電機的輸出功率弱到爆，帶動車子慢如牛。后來第二代DM出現，比較大的優勢就是有了1.5TID這套動力系統加入，同時驅動電機也升級為110kW輸出的機型，無論用哪種方式驅動車輛都不會乏力，并且這套系統還能確保發動機為電力系統充電時不斷開輸出，故而解決了動力不足的問題，甚至搭載此系統的上一代秦DM還標榜0～100km/h加速只要5.9s。不過，第二代DM系統算是比較特別的，它采用的是充電與驅動兩用電機，當電池電量匱乏時，發動機既要充電又要驅動車輛是費勁的，并且低轉扭矩會被影響。

第三代DM等于拾回部分第一代的設計理念，為整套動力系統加上一臺BSG充電電機，這臺電機充電效率更高，而且在電池低電量時控制系統會靈活調配是使用驅動電機輸出還是發動機輸出，更多讓電機負責在車輛低速條件下發力，就避免了雙離合在低車速下可能出現的蠕動等問題。是故，當我駕駛這臺秦Pro DM時，首先第一個感覺就是，你如果不跟我說它搭載雙離合變速箱，我真的感受不太到有變速箱的存在，起步時就是那種很順、很滑，一如既往電動車加速的感覺，同時，我也感覺不太到那5.9s加速該有的猛爆動力，why？

試了EV、HEV、ECO、Sport四種駕駛模式，基本來說，秦Pro DM在30km/h以下車速的加速感都差不多，油門踏板踩下要稍等一會兒，動力才會輕柔和緩的釋放出來。但當車速已經跑起來之后再把油門深踩下去，這時的感覺就很不一樣了一一在Sport模式之下，發動機會很快的被喚醒加入動力系統發力，車輛的加速感忽然從小綿羊變成猛獅，讓我感覺這才真的是“5.9s”該有的樣子。

對于像秦Pro DM這樣的車來說，單電機的存在不僅在于環保節能、提升動力性能，更有甚者可以作為傳統燃油動力的補充，很好的彌補發動機先天不足的低轉扭矩，或是掩蓋變速箱換擋不夠順暢的脾性。比亞迪的第三代DM已經能夠很好的把電機的優勢發揮出來，與發動機做到琴瑟和鳴，但唯一不足的就是在車輛靜止時第一次踩下油門起步，動力反應不太跟腳，力量發放要延遲個1秒左右，如果能把這個小脾性給解決了會更臻完美！

雙電機有多強？

示范案例：TESLA M0del S 100D

0～100km，h加速：4.3s

100D、P100D……，不管Model S還是ModelX，我們都習慣了這樣稱呼特斯拉的車型，但是否每個人都知道“D”代表什么？其實這個字母是“Dual Motors”的縮寫，直接翻譯過來就是雙電機。在舊款的Model S中曾出現過60、70、75等型號，意味著它們都是只有一臺電機的后驅車型。目前國內所有在售的特斯拉都帶“D”，即前軸后軸各由一臺電動機驅動，除了會影響車輛的操控，還會對性能有什么影響？

在后軸主電機的基礎上，前軸加入一個功率稍低的副電機，一個最顯而易見的好處就是令車輛的性能大大提高。以Model S為例，單電機后驅的75電機最大功率285kW、最大扭矩440Nm，而75D最大功率提升至386kW（但實際輸出的功率并不是兩個電機最大功率的簡單相加，必須考慮到電池很難穩定輸出如此大的能量，最大功率只是電機單獨運行時輸出的功率總和）、最大扭矩提升至525Nm，通過兩臺電機共同輸出強大的扭矩，百公里加速時間也從5.8秒減少至5.4秒。至于P100D就更瘋狂了，官方2.7秒的百公里加速成績、輕松超過一個G的加速度，足以讓普通人瞬間頭暈目眩，相信有關那車彈射起步的視頻很多人都看過，筆者在此就不多費筆墨形容了。

雖然筆者這次試駕的是Model S 100D，但4.3秒的破百時間已經能讓很多第一次乘坐特斯拉的人直冒冷汗，以往只能在游樂場過山車上才能體驗到的瞬間蹦出去的刺激感，現在只是一腳“電門”的事，并且由于靜謐的電動車沒有發動機聲浪的鋪墊，感覺更容易讓人措手不及。但女司機們也不用小心翼翼應付IOOD，因為這車也是能收能放的友好型怪物，像許多新世代超跑那樣都能輕松駕馭！

另一方面，追求強大的加速性能并不是“簡單粗暴”就完事了，還需要和汽油車的四驅系統一樣通過一個智能控制系統分配前后電機的輸出功率和扭矩，不只是讓它們自顧自的工作。在急加速的時候，車輛的重心會轉移至后部，前輪的附著力會相應降低，因此100D的控制系統會很聰明的知道前軸的電機必須降低扭矩輸出，防止前輪出現打滑;而負載增加的后軸會得到更多的動力，負責主要驅動，因此整體測試下來，我可以感覺特斯拉100D前副后主的電機布局十分合理。更厲害的是，在車輛減速時這種運作方式會反過來思維，給予前軸電機接受更多反相扭矩和功率的任務，提高能量回收效率。

想必大家還記得數月前《汽車雜志》曾經有關于四輪驅動的專題，里面介紹了除了輪轂電機的方案以外，前后軸雙電機能讓電動車不用中央傳動軸也能實現四輪驅動的效果，行駛在條件比較復雜的路面時，系統也需要根據路面狀況調整前后軸的輸出，同樣是為了防止車輪打滑，維持車輛的穩定行駛與安全，所以，雙電機的作用其實不僅在于動力性能范疇，它也能讓剎車減速時的能量回收效率更高，應對各種地形與駕駛條件給出更好駕駛可靠度，這是雙電機相對于單電機存在的全面意義。當然，不可否認的是，兩臺電機共處一車，還要讓它們很聰明的協同工作，涉及的開發與制造成本肯定更高，所以目前配置有雙電機的車多數價位在幾十萬到上百萬元區間，或許用俗氣一點的方式來比喻，就是價格至少是單電機車的一倍以上吧！

三電機有多強

示范案例：Acura NSX

0～100km，h加速：3.0s

初代NSX停產十多年后，這個偉大的名字有了新的繼承者，但新NSX已然并非只有VTEC與鋁合金車身，極度接近賽車一般的設定而已，它還武裝上了各種現代黑科技與混合動力系統，尤其是對Acura的獨門秘籍SH-AWD也有了新的注釋。

Sport Hybrid SH-AWD的核心是3 5L雙渦輪增壓發動機，雖然跟特斯拉100D類似前后軸上都布置有電機，但NSX總共擁有3副電動機，分別是最大輸出功率35kW的后軸電機，位于發動機和變速箱之間，可以直接向后軸輸出動力;以及前軸上兩個功率各為26kW的電機，它們各自負責驅動前面兩個車輪，除了在加速過程中為前輪提供動力外，還負責在彎道中分配前左右輪的扭矩輸出。

新世代NSX兼具美國跑車一般的舒適與日本跑車的細膩，多種模式讓NSX既可以極其舒適安靜，也能下賽道去狂野。為了權衡車重與電力的輔助性能，NSX無法搭載更大號的電機與電池，目前搭載的這套快充系統無時無刻都在為電池儲備能量，只為在全力沖刺與出彎加速時可以發揮120%的潛力。NSX有當今最先進的三電機四輪驅動油電混合系統，你當然可以拿918 Spyder或是LaFerrari來跟它比較說事，但應該先看看價格！NSX的瞬間加速反應與轉彎的能力完全有條件與上面的天王級超跑平起平坐，紐北跑出7分36秒也不是瞎吹牛的！

調整到Sport+模式，然后把每一個轉速區域的動力壓榨干凈，我明白買這臺車將近300萬元的銀子確實沒有白花，因為NSX單憑3.5T發動機的表現就已經足以列入當前全球最佳V6T發動機的前列，低扭飽滿且跟隨轉速漸進爆發，高轉非常積極，重點是沒有渦輪動力的突兀與反應遲滯。此外，它也提供了Launch Control彈射起步功能，要玩加速同樣可以像開特斯拉那樣玩得很嗨，前后輪上的扭矩分配系統也很智能，確保車輛在加減速過程中都沒有明顯車輪打滑現象出現，輸出效率都很忠實傳遞到路面。這時，前輪兩臺電機的存在意義，其實更像是協同工作的伙伴，不分你我一同輸出，直到進入下個彎道時，兩者再聽控制系統靈活調配輸出比例。

而最讓我感到疑惑的是NSX在200km/h過后的表現，那時的性能基本與電機沒半毛錢關系。雖然9速變速箱的齒比可以延伸200km/h過后的加速性能，但排量上的限制有可能讓NSX無法像V8或V10超跑可以在250km/h路段如魚得水。

最后，雖然Acura希望NSX可以很日常、很舒適地使用，但我想買得起NSX的車主沒有人會每天拿它來上下班。NSX確實可以很舒適，但那仿佛重金求得梅西的戰靴，穿著它逛街可能會讓人有點感到渾身不自在。

數量是從務實到儀式感的刻劃

經過測試，我們對于電機數量與車輛性能的關系有了以下總結：當下它更像是一種從務實到儀式感漸遞的刻劃——單電機，是當下新能源車的主流配置，訴求省電高效是其存在首要價值，當然如果真要它跑得虎虎生風也沒啥問題;雙電機，定位高了一個層級，對應于一些中高價位的性能車或是體重較大的大車例如蔚來ES8，是既能為產品提供耀眼動力又能確保高端定位的戰略武器;三電機，目前有這般配置的車少之又少，也因此它非僅是超級性能的表征，也是一種儀式感的標定，就算我們知道電機馬達其實成本并沒那么貴，但像NSX這般作品就值得那個經典、頂尖的定價。

但未來的新能源車，是否一定也依照這種模式來作市場定位呢？不一定！未來如果輪轂電機普及，制造一臺四電機的車也未嘗不可，而且它的售價還不一定像此文介紹的代表那般高昂，因為電機能夠被整合在輪轂安裝，底盤方面等諸多環節的制造成本就有可能被壓低……但未來，誰知道呢？

目前可以確定的是，新能源車之于動力性能的玩法已經截然不同于傳統燃油動力車了，電機數量在一段時間之內，就像以往我們討論發動機有幾個汽缸一般，會在一個時代里寫下屬于它的定義！

THE END

僅以此文，抓住我們還有電機玩的時代

電機馬達相比發動機，最大優勢就是體型小、一通電就能沒有遲滯開始運轉，一開始運轉扭矩就火力全開，也因此它可以如前文所說，被車廠很靈活的以不同數量、不同形式安裝在車內，肩負起不同的工作任務。而從前述三車的測試中，我們可以發現伴隨電機數量的增加，工程師可以更加靈活的透過電腦控制程序設定，讓車輛動力性能提升到一定境界，甚至透過電機對不同車輪的輸出分配，調整車輛行駛時的操控特性，好比NSX這么個大家伙能在紐北跑出7分36秒，還被歐洲《Sport Auto》雜志以及我們的編輯都給出不錯評價，就是很好例子。

其實，這篇文章是很“反骨”的，新能源車明明是為節能環保而生，偏偏被我們拿來探討動力性能與操控性，豈不怪哉？

不怪！因為我們怕再不聊聊新能源車的駕駛樂趣，說不定再過幾年，5G時代車聯網—普及之后，汽車自動駕駛時代就會很陜到來，到時……別說談駕駛樂趣，談駕駛恐怕都是一件奢侈的事。不過在這之前，由于新能源車市場越來越大，電機馬達、電池……等部件應該會先迎來一波價格降低、技術進步的態勢，幻想一下，如果未來電機馬達與電池等部件價格都很便宜了，甚至輪轂電機都既省電又高效還可以輕松裝上車，你可能會更輕松買到開起來有動力性能、有操控樂趣的多電機新能源車，甚至汽車改裝行業還會變個方向，不改渦輪改電機，從而掀起汽車新一波玩樂風潮……

但……博弈吧！看到底是自動駕駛取代人類的駕駛樂趣先，還是我們能趕上一波把新能源車拿來玩駕駛樂趣的風潮？