为什么“电机高转速时效率低”是常见的谣言，以及电车的变速器意义在哪

似乎自从新能源汽车普及后，“电机高转速下效率低，所以电车高速续航下降”这种说法就一直占据上风，但是事实真的如此吗？

新能源汽车往往使用永磁同步电机作为驱动装置，通过固定传动比的减速器与差速器等结构驱动车轮。在网上找到了某公司的的电驱方案介绍手册，可以据此研究一下电动机的特性（事实上，永磁同步电机的效率特性大致是相同的，可以认为这里给出的效率特性图具有代表性）。

根据电机效率map图，可以看出，电动机在高转速下的效率明显是高于低转速下的！

其实有一个很简单很直观的方式说明问题：增程式混动车辆以纯燃油模式运行，在高速下的油耗表现与传统燃油车几乎持平。如果真的是电机高速下效率低，那这就没法解释了。

那为什么电车高速巡航时续航显著低于低速下的呢？

有两方面原因：

其一：因为电池本身能携带的能量就较为有限，但是由于低速下本身能耗水平就很低，而且还有动能回收等手段进一步提高能量利用效率，因此低速下的续航会相对较长。这一点是相对于燃油车而言的，因为传统的发变结构在低速下的效率较低。

而高速巡航状态下，无论是电车的电机，还是燃油车的发变结构，其运转效率都（相对自身而言）较高，那么电车电池的储能短板此时就开始显现其不足之处，储能不足才是电车高速续航不足的根本原因，而不是电机效率下降！

简而言之：油车低速下“吃得比较多，出力少”，高速下“吃得多，出力多”；电车则是无论速度如何都是“吃多少，出力多少”，但是油车“带得多”，电车“带得少”，所以在轻负载的时候，电车虽然“带得少”，但本身消耗更低，因此续航相对长；但当处于高负载的巡航工况时，电车“带得少”的缺点就显现出来了。

其二：电池在放电倍率较大时，其可用的容量也会发生一定程度的下降。这是由于电池自身的特性导致的。（可以从化学热力学的可逆/不可逆循环的角度去考虑）

那么，根据电机的特性，电车如果要加入变速器，应该如何设计，又会有什么意义？

燃油发动机的效率一般在中低转速，高负载率的情况下，所以我们要想办法尽可能让发动机运转在中低转速下。这就是为什么燃油车巡航时要积极“升挡”，以降低油耗。

而电动机的工作特性，如上文所述，高效区主要集中于中高转速区间。那么为了提高效率，应该在车辆低速时，尽可能让电机处于较高的转速下。

那么有没有这样的案例呢？在机械传动老牌大厂采埃孚的一个概念宣传视频中，我们可以看到这样的做法：

虽然这是一款面向铁路车辆的2速变速箱，且其给出的效率特性图是异步电机的，但是其设计理念和上述分析是相同的（毕竟从图中可以看出，异步电机的高效率区间也主要位于中高转速下）。相比起传统铁路车辆的固定传动比齿轮箱，这个设计添加了一个额外的启动齿轮组（图中蓝色线），使得电机在车辆低速状态下快速拉升至更高的转速，同时只需要输出较小的扭矩，提升了工作效率。

当然，电车加入变速箱还有一种情况，那就是对于性能取向的车辆，为了获得更高的极速，使用变速箱以防止电机超过极限工作转速。

只有根据电动机以及发变结构等的实际的特性去分析，才能得到电车与燃油车能耗与续航表现真正原因，因为电车高速续航下降所以想当然认为是电驱系统效率降低的做法是不可取的。