作者：德州儀器Clark Kinnaird
英國、挪威、荷蘭、丹麥與法國已經提出禁用燃油引擎的計畫，中國也正在研擬禁售燃油汽車的時程，因此強大的電動馬達 (又稱為牽引馬達) 勢必更為普及，成為汽車的關鍵動力來源。不過，今日許多汽車應用中，其實都能發現電動馬達的蹤影。現在就來一一盤點普通汽車上的各種馬達吧！
圖 1：汽車中的電動馬達應用
為數眾多的車用馬達
在我們祖父母的年代，汽車引擎必須手搖發動，十分麻煩，後來隨著科技進步，電動啟動馬達成為汽車的標準配備，至今已有數十年歷史。除了牽引馬達之外，性能最佳的強力馬達仍然要屬啟動馬達。啟停技術與輕度混合車問世後，啟動馬達逐漸發展為啟動發電機，功能也更多元。在某些設計中，性能強化的啟動馬達能在交通堵塞的路上「匍匐前進」，啟動馬達與電動牽引馬達之間的界線也因此越來越模糊。
在現今車輛結構中，雨刷可說是最常見的電動馬達應用。每一輛車都至少有一個雨刷馬達，供前雨刷使用。部分休旅車及掀背車 (hatchback) 的後車窗較無流線型設計，隨著這類車款越來越流行，許多汽車的後窗也開始加裝雨刷與相關馬達。另外還有噴水馬達負責注水清洗擋風玻璃，有些汽車的頭燈裝有小型雨刷，因此也會配備噴水馬達。
幾乎每一輛車都裝有風扇，負責引導加熱與冷卻系統的空氣、促進對流循環，許多車款的車內也裝有兩個以上的風扇。高檔汽車的座椅更內建風扇，達到坐墊通風與散熱的功能。
看似簡單的電動座椅，其實也藏有許多電動馬達。以經濟型車 (economy car，又稱為國民車) 而言，馬達能讓駕駛輕鬆調整座椅前傾與後仰角度，以及後背靠墊的傾斜度。而在豪華車款中，電動馬達能用來調整座椅高度、座墊傾斜度、腰部支撐、頭枕位置與座墊軟硬度。其他會用到電動馬達的座椅功能還有電動座椅摺疊、後座扶手置物箱開啟等。
過去車窗得靠手搖升降，但現在每一輛車幾乎都使用電動車窗。未來世代如果看到古早味十足的手搖車窗，應該一頭霧水，不知道如何使用吧！
無論是廂型休旅車的天窗或後座三角窗，每一扇車窗都可能配有電動馬達。用於車窗的馬達驅動器可能只是一個繼電器，但是偵測障礙物或夾入物品等安全功能需求，催生出今日更智慧化的驅動器，具備動作監測與驅動力限制功能。
今日打開車鎖也不必透過鑰匙手動，交給電動馬達驅動器即可。電動控制不只能支援遙控、提升使用便利，也能強化車輛安全，實現各種智慧功能，例如擦撞事故後自動解鎖等。與電動車窗不同的是，電動車鎖必須保留手動開啟的選項，也連帶影響了電動門鎖馬達與機制的設計。
也許在未來，儀表板或儀表總成上的指示器將採用發光二極體 (LED) 或是其他類型的顯示器，但以現有結構而言，每一個指針與儀表都是由一個小型電動馬達驅動。其他各種常見又實用的功能，例如後視鏡收折與位置調整，或者較少見的應用，例如電動頂篷、自動側踏板，以及駕駛與乘客間的玻璃隔板等，電動馬達都是背後的大功臣。
在引擎蓋下，電動馬達也越來越常見，主要用來取代由皮帶傳動的機械組件，例如水箱風扇、燃油幫浦、水幫浦、壓縮機等。從皮帶驅動轉為電動有許多好處：比起皮帶與皮帶盤，使用現代電子驅動電動馬達的功率效率更高，有助提升燃油效率、減少車體重量與碳排放。另外，如果採用電動馬達，就不必使用綜合皮帶繞過每個皮帶盤，幫浦與風扇的位置也不受限制，在機械設計上更能靈活調配。
科技趨勢
現今汽車電動馬達主要採用標準 12V 車用系統，使用皮帶傳動的交流發電機來產生電壓，並透過鉛酸電池蓄電。這種配置沿用了數十年，然而新型車款為了提升舒適度，同時配備娛樂、導航、駕駛輔助與安全功能系統等，使其需要的電流也越來越多。
一套雙電壓 12V 與 48V 的系統能將較高電流的負載從 12V 電池移除。採用 48V 電源的好處在於，使用同一電源時，電流量會減少 4 倍，電纜與馬達繞組的重量也能因此減少。能移轉至 48V 電源的高電流負載包含啟動馬達、渦輪增壓器、燃油幫浦、水幫浦、冷卻風扇等。這些設備若採用 48V 的電氣系統，將能節省約 10% 的油耗。
一直以來，車內各種便利的電動功能，大都仰賴有刷 DC 馬達驅動。這類馬達有電刷進行換相整流，因此操作簡便，也相對便宜。相較之下，無刷 DC (BLDC) 馬達具有高功率密度的優勢，能減少重量、降低碳排，實現更好的燃油效率。目前使用 BLDC 的汽車應用包含雨刷，以及車內暖通空調的風扇和幫浦。在這些應用中，馬達運轉時間通常很長，與電動車窗或座椅等應用不同，後者馬達作動時間較短，仍以結構簡單、成本低廉的有刷馬達為主。
所以，一台車到底有多少個電動馬達？
在美國，要找到一台電動馬達不超過十個的改款新型車，幾乎是不可能的任務，一般現代汽車也至少有 40 個電動馬達。隨著電動車越漸普及，車用電動馬達領域可望迎來更多創新量能。雖然電動馬達已經普遍被用於傳統燃油車中，不過每年都還是會推出新的應用，來不斷提升行車的便利性、安全性與智慧化程度，而且對環境的影響也將變得更小。電動馬達永遠都不嫌多，對吧？
其他資源
- 閱讀技術文章：類比整合如何簡化車體馬達控制器設計。
- 閱讀技術文章：汽車電動化如何帶動電壓板網革新。
