不管是十來萬的家用車，或是三四十萬的入門豪華車，還是頂級運動車型，結果都差不多，最高車速這個引數上，不管什麼級別的電動車，都被同級別汽油車碾壓。
其實，現在主流電動車的電機，最高轉速大概一萬六千轉左右。汽油發動機要做到1萬轉，絕對是超跑水平了，很多人可能三千轉都很少開得到，電動汽車的電機隨隨便便就1萬多轉，為啥最高車速上不去呢？
主流電動車的電機，最高轉速大約在16000轉
綠芯頻道，最硬核的新能源汽車科普。今天，我們來聊聊，為什麼我們需要高速電機，為什麼電機轉速這麼高，最高車速卻上不去。
歡迎觀看本期影片內容：電動汽車為什麼一跑高速，就變弱雞？高轉速電機到底有多難？
我們說特斯拉碳纖維包覆轉子的那期節目裡，有評論說到：模型電機有8萬轉，戴森吹風機裡的電機最高轉速都能達到11萬轉，怎麼到了電動汽車這裡，區區2萬轉的轉速，就算是黑科技了呢？
好萊塢電影看多了，可能讓大家有這樣一種錯覺，感覺變大變小，輕鬆又正常。其實並不是這樣。在我們生活的三維世界裡，一個東西的長度如果增長N倍，那它的表面積，或者截面積增長的是N的平方倍，而體積增長，是N的三次方倍。
螞蟻可以扛起自身體重十倍的東西，但如果把2毫米長的螞蟻尺寸放大1000倍，弄得跟大象差不多大，那它的體重會非常誇張地增長到10億倍，而螞蟻腿的肌肉截面積增長，只有100萬倍。這樣的螞蟻不僅不能舉起什麼重量，而是早就被自己的體重，給壓垮了。
在電機轉子上，也是同樣的道理。
我們來看看這個高中就非常熟悉的向心力公式F=mrw^2。比如說轉子的截面，轉子半徑r變成2倍，這個扇形的面積會變成4倍，對應的質量m也變成4倍。算下來，單位角度上的材料，需要提供的向心力變成了8倍。
現在高功率的電機轉子，已經越來越輕量化了，但也只是相對變輕了。大家可以試想一下，這麼重的一個鐵疙瘩轉到2萬轉的效果，和一個只有幾十克重用在模型上的電機轉到2萬轉的效果能一樣嘛？顯然是不一樣的。
其實也有評論區的朋友說了，“讓摩天輪轉到100轉，看地球上有啥材料受得了”。不同尺寸的電機，是不能互相直接比較的。
對於汽車用的電機，要做到每分鐘2萬轉，不僅對轉子的強度提出了要求，同時對於軸承，動平衡、冷卻等方面，都提出很高的要求。
那為什麼工程師絞盡腦汁，也一定要把轉速做高呢？以前V10的F1賽車，發動機最高能到2萬轉，現在只有1.6L排量的F1，加持了電機之後轉速只有1萬6千轉了，但圈速還變的更快了。高轉速真的是唯一標準嗎？
上圖這個公式是發動機功率的計算公式，從這個公式可以看出來，對發動機來說，因為在這個公式裡，標紅部分的值都定死了，如果沒有額外的渦輪增壓或者機械增壓，那想要提升發動機的功率P，只能提升這個轉速n。所以在車迷的印象裡，高轉速這件事，就與汽車的動力性，劃上了等號。
同時呢發動機低速扭矩差，扭矩好用的轉速只有那麼一小段，而且因為有怠速的原因，最低一段的轉速是直接不能用的。所以變速箱這又重、又一大坨的東西，應運而生了。
發展了100年，發展出了AT，DCT，CVT，AMT一大堆。說穿了，這是因為發動機這個兄弟不夠給力，被逼出來，而不是天生就該有的。變速箱的引入，改善了動力，但也帶來的一系列動力中斷，衝擊、額外重量，傳動損失，也不是天生該有的。
但好在，電機起步扭矩又大，轉速範圍又寬，從0轉速到最高轉速，沒有不能用的區間。工程師好開心，終於有機會，擺脫這個又重又大的變速箱，不用換擋了。從已經上市的這麼多電動車來看，量產車裡，只有保時捷Taycan，和上汽Marvel R，在後橋的驅動總成裡，佈置了換擋機構。Taycan是單電機透過行星齒輪形成兩個輸出齒比，Marvel R是為小電機匹配了平行軸換擋，但他們也都只有高低兩個檔位而已。
保時捷Taycan行星齒輪換擋機構
上汽MarvelR後軸換擋機構
所以從3萬塊錢的五菱Mini EV，到20多萬美元的Model S Plaid，所有電動車，都是一樣的：只有一個速比。
只有一個速比，意味著這個減速比的選擇，變得非常重要和敏感。工程師在設計的時候，要不斷取捨。
為什麼這麼說呢？這是一個電機的外特性圖。
橫座標是轉速，縱座標是最大扭矩。透過速比和車輪半徑，我們可以把橫座標計算成對應的車速，把縱座標計算成輪端的扭矩。
起步的時候進入恆扭矩區間，隨著轉速上升，最大扭矩一直不變。一直到這個點，最大扭矩乘以轉速正好得到電機的最大功率。然後轉速再增加，功率不能再繼續上升了，就進入恆功率區間。這時候轉速越高，輸出扭矩越低。
這是兩個效能一樣的電機，透過兩個不同的速比，在輪端獲得的結果。橫座標變成了車速，縱座標變成了輪端扭矩。
輪端扭矩，這個詞有點熟悉是不是？
如果這個值設計大了，我們可以看到，就是這根藍線。在低速段，輪端的扭矩是挺好的，但是電機最高轉速是限死的，對應的最高車速，就會降低。
反過來也是一樣的道理，這個值設計小了，就是圖裡的紅線。在高速段是自由了，但是在低速的輪端扭矩就低了。結果就是，坡起能力更差，低速時的加速更差，起步時，會感覺很肉。設計本身就是一種取捨，所以工程師要不斷互相平衡，才能獲得一個合適的值。
這也解釋了為什麼，同檔次的電動車和傳統車相比，電動車往往會有不錯的0-100的加速效能，但是最高車速卻都很拉胯。
Taycan的後橋已經有兩檔的換擋機構，讓它在不同車速下都有更好的動力性。但無奈最新款的992 的911 turbo S，那個3.8T的發動機實在太強大了，配合7速的pdk變速箱，零百加速比taycan還快，極速更是吊打。沒辦法，大力出奇跡，真的太強了。
911 turbo S之所以能這麼快，歸根結底，還是發動機足夠猛。如果要做一個Model S Plaid這樣，加速在3s內的狂暴車，動力源一定要足夠暴躁。
電機工程師能怎麼做呢？
- 首先是不斷堆料，增加電機的扭矩和功率引數；
- 然後是增加最高轉速，讓電機有更大的轉速範圍；
- 最後給更牛的電機匹配一個更大的速比。
這時候無論是低速還是高速段，輪端扭矩都更大了。這是不是很香，是不是你想要的結果？以後大家見到加速在4s，甚至3s內的電動車，應該都會追求接近2萬，甚至2萬轉以上的高轉速。總結來說，以後的電動車，不僅需要加速快，極速也要高，所以開發高速電機是必然趨勢。
現在25歲以下的年輕汽車愛好者，已經很難體會在那個自然吸氣的年代，車迷對於發動機轉速的那份執念了。
本田爆vtec 7000轉，brz“7200轉幹他”，E90 M3 8000轉，S2000 9000轉。我可能這輩子也無法忘記，在陸家嘴隔著10米見到V10的F1賽車，當車尾對著我油門到底的時候，那種五臟六腑被衝擊的震撼。
時代的洪流滾滾不停，對效能車來說，如同F1一樣，自然吸氣高轉速的時代永遠過去了。取而代之的是，電機犀利的嘯叫。
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