業(yè)內(nèi)人士表示，電池組是電動汽車中最昂貴的部分，提升電機(jī)效率可以讓車企在不影響行駛里程或性能的情況下減小電池尺寸，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本，這有利于電動汽車的快速普及和發(fā)展。
有數(shù)據(jù)顯示，如果電動汽車效率提高2%-3%，每輛車就可以為車企節(jié)省數(shù)百美元，使其成本接近燃油車。更重要的是，這也可以提升車企的盈利能力。
在此背景下，車企和供應(yīng)商正在加大對電機(jī)（俗稱“馬達(dá)”）技術(shù)研發(fā)的投入。根據(jù)以往的經(jīng)驗，當(dāng)汽車行業(yè)把產(chǎn)品開發(fā)的目標(biāo)聚焦在某一個零部件時，該零部件通常會變得更小、更輕、更簡單、更強(qiáng)大、更高效。
效率決定成本
“這是發(fā)動機(jī)能量損耗的問題，目前我們已經(jīng)開始著手優(yōu)化工作，也在加大研發(fā)對發(fā)動機(jī)的控制。”通用汽車總裁馬克·魯斯（Mark Reuss）表示，“在汽車行業(yè)，我們可以和同行相互學(xué)習(xí)，在這方面也一直做得很好。”
與大多數(shù)汽車制造商和供應(yīng)商一樣，通用汽車正在為電機(jī)技術(shù)的研發(fā)投入大量資金，目標(biāo)不僅是在運(yùn)用更少的電力和原材料的情況下更有效的運(yùn)行，同時還要降低制造成本。
硅谷初創(chuàng)公司圖拉科技(Tula Technologies)為通用汽車的大型皮卡和SUV設(shè)計了現(xiàn)代汽缸失活系統(tǒng)，公司即將完善一種名為電動汽車動態(tài)電機(jī)驅(qū)動的節(jié)能策略，原理是為電機(jī)提供脈沖電流，最終提高電機(jī)效率。
圖拉科技動態(tài)電機(jī)驅(qū)動和工程高級副總裁約翰·富爾斯特（John Fuerst）說，“電池行業(yè)真正決定收益百分比的方式是每千瓦時的成本。通用Bolt的電池成本是7200美元，如果縮小3%就可以少花216美元。”
對于正在竭力減少開支的汽車制造商而言，節(jié)省幾百美元是十分艱難的，這就是它們正在進(jìn)行提升電機(jī)效率和控制電動設(shè)備競賽的原因。
發(fā)展有跡可循
事實上，電機(jī)已經(jīng)有近200年的歷史。在交通運(yùn)輸中，電機(jī)為從踏板車到火車頭的多種車輛提供動力。然而，除了豐田普銳斯和雪佛蘭Volt等混合動力汽車外，電機(jī)在過去120年左右的時間里并未得到普及，原因是汽油的能量大且成本低。
隨著電動汽車逐漸搶占燃油車的市場份額，情況正在發(fā)生變化。英國供應(yīng)商GKN電力轉(zhuǎn)動部門總裁德克·凱塞爾格魯伯(Dirk Kesselgruber)認(rèn)為，電機(jī)的發(fā)展速度將遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于內(nèi)燃機(jī)，后者已經(jīng)持續(xù)發(fā)展了一個多世紀(jì)。“我不認(rèn)為電機(jī)會用這么長的時間才能達(dá)到最佳狀態(tài)，”凱塞爾格魯伯說。
“電機(jī)有很長的歷史，也有很多相關(guān)知識可供學(xué)習(xí)。”凱塞爾格魯伯解釋道，在汽車行業(yè)，我們關(guān)注兩個方面。首先是電機(jī)的效率，需要多少能量才能轉(zhuǎn)化成扭矩；其次是成本，包括電機(jī)尺寸、接觸關(guān)鍵材料程度、冷卻和熱管理等方面。
美國能源部表示，電動汽車驅(qū)動系統(tǒng)能源損失約為15%到20%，而汽油發(fā)動機(jī)這一數(shù)據(jù)為64%到75%，其中部分損失由摩擦引起，其他的則為熱損失。因此，提高效率不僅是減少電機(jī)和齒輪箱內(nèi)部的摩擦，還包括減少電動機(jī)的重量和尺寸以控制熱量，進(jìn)而適應(yīng)車輛的需要。
技術(shù)逐漸成熟
相比內(nèi)燃機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速更快且呈現(xiàn)不斷提升的趨勢，這意味著轉(zhuǎn)子、定子和磁鐵必須非常強(qiáng)大，以保證安全。
通用汽車負(fù)責(zé)電氣化戰(zhàn)略和電池工程的總經(jīng)理蒂姆·格雷(Tim Grewe)說:“在如何控制磁鐵并實現(xiàn)高速行駛方面，需要進(jìn)行大量的調(diào)整和工程設(shè)計。”格雷參與了通用汽車生產(chǎn)的每一款電動汽車和混合動力汽車，從90年代末的EV1到凱迪拉克Celestiq。
目前，通用汽車已經(jīng)投入了大量的資源，研究如何優(yōu)化電機(jī)中的磁鐵。“從設(shè)計層面來說，我們通過使用更少的稀土來制造更好的發(fā)動機(jī)。”格雷說，“我們進(jìn)一步完善了磁模型和三維磁計算能力，只在關(guān)鍵位置直接將關(guān)鍵稀土涂在磁鐵上，因為磁鐵的強(qiáng)度就是扭矩。”
值得一提的是，在短短三年內(nèi)，汽車零部件供應(yīng)商博世的工程師將一款電動機(jī)的尺寸縮小了近50%。他們將電機(jī)、逆變器和變速器集成到一個沖壓外殼組成的單元中，從而降低了制造和材料成本。
此外，博世還在尋找減少稀土磁鐵使用的方法。博世電機(jī)產(chǎn)品經(jīng)理阿圖羅·瑪雅（Arturo Maya）表示:“磁鐵相當(dāng)于電機(jī)成本的一半，因此有很大的改進(jìn)潛力。另外，稀土材料也非常重要，我們希望能夠以更優(yōu)惠的方式獲得。”
業(yè)內(nèi)人士表示，電池組是電動汽車中最昂貴的部分，提升電機(jī)效率可以讓車企在不影響行駛里程或性能的情況下減小電池尺寸，進(jìn)而降低生產(chǎn)成本，這有利于電動汽車的快速普及和發(fā)展。
