电动汽车的续航主要看什么

电子发烧友网报道（文/黄山明）近日，据澳大利亚新南威尔士大学网站报道，该校研究生开发出了一款新型电机，实现每分钟达10万次转速，创下了新的世界纪录。这种新设计的出现，可以通过高功率密度来减少电动汽车重量，从而实现增加电车的续航里程，并且显著降低了制造成本。

电动汽车的续航看什么？随着新能源车越来越普及，消费者对于电动汽车的续航也越来越关注。而电动汽车的驱动主要依赖于电驱系统，包括电池、电驱以及电控。功能主要是作为电动汽车的驱动系统，负责将电池输出的直流电转化，驱动电机旋转，并通过轴齿系统的减速增扭，将动力传递给车轮，从而驱动车辆的行驶。

因此续航一方面主要看电池能量密度和材质，电池能量密度决定了电池的带电量，比如三元锂电池能量密度要比磷酸铁锂高，续航更久，但安全性上有所不足。此外如宁德时代所发布的麒麟电池，思路同样是增大电池包内的体积利用率与能量密度来延长续航时间。

另一个影响续航的重要因素在于汽车的重量，比如动力电池可以做得足够大，但是负重越大，车辆续航反而会越短，这就需要有一个平衡。此外，风阻同样会影响电动汽车的续航，通常轿车的风阻要小于SUV的风阻。其他因素还有如环境温度、自动驾驶等，都会对续航造成干预。

同时，由于主要依靠电机驱动，而电机能量效率极高，目前已经可以达到95%以上，对比燃油发动起能量效率普遍在30%左右，可以认为已经完全不可同日而语，也非常节能。

根据工信部新能源汽车公告目录中的资料显示，大多数纯电动汽车能耗水平在110-160Wh/Km，也就是0.396-0.576MJ/Km。不过在实际使用中，许多人会发现标称能耗与实际使用能耗差别非常大，并且能耗的波动也非常大，换算过来可以认为电动汽车的续航里程与标称值也有较大的差距，即便用最严格的EPA测试标准，同样会有较大偏差。

燃油车的差异基本在10%-20%左右，而电动汽车却可以达到50%-100%左右。比如电动汽车标准可以行使500KM，夏天使用加空调，可能只会跑400KM左右，而在气温较低的冬天，续航甚至可以低到200KM，这种巨大的波动与燃油车有显著区别。

一个原因在于电动机效率高，所以导致能耗非常敏感。这个很好理解，举个例子，许多电动汽车都是单级变速箱，因此随着车辆速度的变化，电机转速变化也非常大。假定电动机转速在0-8000转（最高速度在120km/h），并且电动机最佳热效率区间并非在日常行驶速度上，而是中高速，因此日常行驶中的效率区间大概会在60-90%之间波动，综合整车能耗波动也将在30%-40%左右。

并且，由于电动机的特性，百公里加速时间已经堪比燃油车的百万豪车级别，而动力性越强，也让百公里电耗越大。在城区内的多次启停，也会加快能量的消耗。不过许多电动汽车已经安装了能量回收系统，可以回收车辆制动时的动能，重新用于驱动，来节省电能的损耗。

因此，电池容量、材料、风阻、自动驾驶等，都会客观影响到电动汽车的续航表现，而电动机对于电动车续航的影响相对主观，取决于司机自己的驾驶习惯。

十万转电机是如何被设计的此次澳大利亚新南威尔士大学所研发的每分钟十万次转速的电机，则是通过人工智能技术，从工程角度增加了电动汽车的续航表现。

增加电池重量的方法，同样会减少电动汽车的续航，那么反过来，减少车内器件体积，就能在同样电池容量下增加续航。因此可以看到许多汽车使用了新型材料的车架，或者采用了SiC等材料，来提升续航。

新型电动机由于超高的转速，让电机可以缩小尺寸，不仅能减轻重量，还能极大地降低功耗。同时，电动汽车中的电驱系统使用内置永磁同步电机（IPMSM），即将磁铁嵌入转子中来产生巨大的扭矩。

但现如今的IPMSM由于转子中的金属薄板部分或烧结部分组成的叠片芯彼此连接，因此机械强度较低，从而限制了电子的速度。研究人员通过使用一种新的转子拓扑结构，进一步提升了电机的稳定性，同时还让电机生产所需的稀土减少70%。

新的设计主要基于韩国双系拱结构Gyopo铁路桥的工程特性，以及符合曲线的机械应力分布技术实现的。最终让新型电机实现了近每公斤7kW功率密度，是现有层压IPMSM的两倍，极大地增强了电动汽车的性能。

得益于转子结构的显著增强，新型高速电机的机械安全系数可以达到目前市场销售电机的1.5-2倍，推断其使用寿命也将比普通电机更长。

这一新型电动机如果投入市场，将很快便能与消费者见面。据研究团队透露，以特斯拉为代表的制造商想要运用这套电机，规格修改与调试只需要耗费6-12个月。

与当前的电动机相比，这款新型电动机能够为电动汽车提供更多的续航。研究团队预测，通过对电动应用扩展和优化电机设计，预计新款电动机相比市场中的同类产品轻10-20%，效率提升2%-5%。

并且逆变器也受益于高速而变得更轻、更小，重量减轻与能效提升有望将为电动汽车续航延长5%-10%。

值得注意的是，这款新型电机的设计使用了人工智能辅助优化程序，从电、磁、机械和热等各方面性能以优化电动机设计。研究团队对90种方案进行了评估，然后选择其中前50%来生成新的设计，直到当前的最佳效果，而这一款已经是该程序分析的第120代产品。

小结从这款新设计的电动机来看，不仅有了高转速、长寿命、成本低、重量轻的特点，同时还能进一步帮助电动汽车节省内部空间，降低车身整体重量，从而实现续航增强的效果。一个亮点是，研究团队通过人工智能辅助多次优化迭代了相关设计，直至达成最佳效果。这不仅是电动机产品的革新，也是人工智能技术应用落地的又一硕果。　　

      审核编辑：彭静