[摘要]?今天来与大家分享一下电池和电机的效率问题。
今天来与大家分享一下电池和电机的效率问题。
众所周知动力系统是新能源车非常重要的总成，那么不同价格，不同级别的新能源车动力系统会存在哪些差异呢？
在选购电动车的时，我们经常会看到厂商的参数表中会标明电机的功率和类别。纯电动汽车的电机主要分成永磁同步电机和异步电机两类。之所以叫永磁是因为其磁场使用的材料为永磁材料，我们可以简单的理解为把磁铁作为产生磁场的材料。所以产生磁场的过程并不会消耗任何电能，因为材料本身就具备天然的磁场，并且永磁同步电机使用的都是直流电。
▲永磁同步电机经常采用把永磁体作为转子，把绕组作为定子的设计
使用直流电驱动的好处，就不是需要通过逆变器就可以直接使用动力电池产生的高直流电压来驱动电机。这就意味着从电池到电机的能量传递路径上，能量损耗很小。所以无论是电机本身的能量转化效率，还是电能的传输控制过程都会比较省电。这会给续航里程带来好处，因为效率越高意味着每度电的行驶里程更长，也就意味着给用户带来的效益更高。间接来说，其实也相当于在同样续航里程的情况下，为用户节省了购买电池的成本。
▲奥迪车型上使用的永磁同步电机，与异步电机最大的区别就是它有一套永磁转子
当然，永磁同步电机的缺点也是非常明显的。正因为磁场是由永磁体产生，所以能够产生磁场的强度有限，这就意味着永磁同步电机很难实现大功率输出。功率越大，电机的体积就会越大越不便于布置，而且成本也会很高。所以基于永磁同步电机的特性，通常大量会在经济型电动车上采用。比如动力输出在150千瓦左右的纯电动车，就非常普遍的会采用永磁同步电机。这也是很多媒体人在评车时会介绍到，这款电动车采用的是省电的设计取向。
▲永磁同步电机实体
异步电机与永磁同步电机的最大区别就是磁场产生方式的不同。异步电机是通过线圈把交流电转换成所需要的磁场。所以在产生磁场的过程中会消耗一部分电能。这就意味着一部分电能并没有直接转化成电机输出的机械能，而是变成了磁场能量，所以其能量转化效率要比永磁同步电机低很多，但是带来的直接好处就是可以获得非常大的磁场。
当然，所产生的磁场越大，所需要的电能也越多。由于有大磁场加持，异步电机可以产生比较大的功率。通常我们看到一些车型上电机功率如果在300千瓦以上通常都会采用异步电机。比如特斯拉的Model S，Model X以及蔚来的ES8都是使用的异步电机。
▲交流异步电机的转子定子上都有绕组，磁场由绕组产生，没有永磁体。
除了产生磁场的过程中会消耗电能以外，由于异步电机需要交流电驱动，而由大量电芯串联加并联组成的电池包直接输出的是直流电，所以还需要一套逆变器来把直流电转换成交流电。
首先这个过程会产生一定的能量损耗。并且由于逆变器功率越大，所占用的体积就会越大，会给整车布置带来一定的困难。对于尺寸大的车型布置起来还比较容易，对于本身尺寸就很小的车型布置起来就会比较困难。
除此之外，由于能耗和功率都上去了，发热量也会比永磁同步电机更大。这就意味者散热策略也会与永磁同步电机不同。很多车型的永磁同步电机采用风冷就可以达到所需的散热性能，而大功率异步电机则需要水冷来实现有效的散热。
我们熟悉的特斯拉采用的就是一套水冷系统。除了额外增加的水冷系统会推高制造成本，大功率逆变器的生产成本也是非常高的，所以在这些额外系统的加持之下，除了能耗会变高以外，整个系统制造成本也要高于永磁同步电机。
采用交流异步电机设计之后，为了获得更长的续航里程，需要布置更大的电池包。不仅如此还需要给电池包和交流电机加入水冷设计。整个动力系统的构造非常复杂，体积庞大成本高但性能优良。所以往往我们常见的车型里面，电机形式是一个分水岭。主打经济型的纯电动车多会选用永磁同步电机，而主打高性能的纯电动车多会选择交流异步电机。
除了车辆的加速性能以外，能耗越大意味着达到同样的续航里程需要带更多的电池。电池更多除了会给整车增加成本以外，还会给整车带来额外的重量。我们知道重量越大又会进一步影响到续航里程，进入恶性循环。所以采用异步电机的车型除了要主打高性能以外，为了通过不是一味的增加电池来提高续航里程，轻量化技术就显得无比重要。
▲性能取向车型离不了异步电机+轻量化车身+大电池的组合
这就是为什么特斯拉的Model S，Model X还有蔚来 ES8要选择全铝车身的原因。虽然我们知道铝制车身比钢制车身工艺要复杂得多，成本也要高很多，但减轻的重量对应因为增加电池带来的重量还是划算的，最终还是为了让续航里程跑得更远。
相反我们经常看到的采用永磁同步电机的车型如：荣威ERX5、帝豪EV系列、北汽新能源这些相对便宜得多的车型都是采用的钢质车身。因为永磁同步电机的高效率可以显著的提高续航里程，而不需要一味的增加电池成本和电池重量，从而让制造成本变得更低。
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