比亚迪推出了令人震惊的重磅产品!
欣赏完比亚迪的可调磁通电机方案后,确实能够真切体会到,电动车的后续阶段依然蕴藏着大量深厚的前沿技术待挖掘。或许有人会批评比亚迪的车型设计缺少时尚感,但没人能否认其在技术实力方面的深厚积淀。
本文将对可调磁通电机进行详细分析,首先介绍这项技术的基础背景。
目前,大部分纯电动车采用的都是永磁同步电机,这种设备的关键在于转子内部嵌有永恒磁铁。
在低速状态下,永磁体强大的磁场能够带来瞬间的加速度感,这也是电动车最令人振奋的时刻。
然而,物理原理是客观的,随着车辆速度的提升,转子高速旋转,永磁体的磁通线会以极高的频率穿过定子线圈。
这就遇到了“法拉第电磁感应定律”这道难题:这种切割运动会在电机内部引发一个强烈的“反向电动势”。
你可以把它理解为在电机内部产生了一种“逆反”电压,它的方向与推动车轮的电压完全相反。车辆行驶越快,这股逆反的力量就越强,紧紧牵制着电机,阻止转速再度增加。
为了应对这一物理上的限制,目前普遍采用的策略是“以强制手段应对强制情况”。
在电机控制器中(算法层面通常被称为弱磁控制),工程师会专门引入一部分电流——通俗称为“弱磁电流”。这股电流的主要作用不是驱动,而是用来抵消永磁体原本的磁场,强行降低其磁性,以便电机可以达到更高的转速。
这类似于你骑着一匹驴,用棍子悬着胡萝卜,诱使它前行。
本来只需用杆子平放即可驱动,但当驴子变得狂乱(高速运转)后,它会抬腿乱踢(反向电势干扰),导致控制变得困难。为了让它继续前行,就必须不断抬高杆子或者调整角度,付出额外的力度去“操控”它。
这部分为了抬升杆子所耗费的力量,对汽车的前行并没有直接的帮助,纯粹是徒然消耗。
在电动机中,这种“冲突”的代价表现为大量热能(铜损)以及由磁场失真引起的铁损。
因此,一旦进入高速行驶,电机的效率便会由原本耀眼的95%以上迅速下降到85%甚至更低。这正是高速续航能力大幅减弱背后的隐秘原因。
既然“硬拼”带来效率不佳,有没有可能尝试别的方案?比如,奔驰、保时捷以及早期的特斯拉都采取了另一条路径:加入变速器。
在后桥配置一个双档变速箱,低速时使用一档快速起步,高速行驶时换到二档进行巡航。
原理相当直白,就是通过降低电机转速,避开反电动势最激烈的区段。这一方法确实有效果,能够在高速行驶时减轻能量损耗。
不过,代价也相当明显:一套机械变速机构,无故增加了车身数十公斤甚至更多的配重,机械系统变得更加繁琐,价格也随之上升。
更值得关注的是,在专注于纯电动力带来的顺畅感受时,换挡时那微小的顿挫似乎就像是在智能手机上加装了一块机械键盘——虽然能起到作用,但并不优雅。
当人们还在犹豫是“耗电多”还是“损耗变速箱”的时候,比亚迪提出了一种新思路:如果不用变速箱,也不利用电流来强行应对,而是让磁铁自己“完成转换”,是否会更合理呢?
这被称为“可调磁通电机”技术,2024年至2025年期间,比亚迪陆续公布的一系列专利都集中在这一研发路线。
这种技术的基本原理,与传统燃油车时期的“可变气门正时(VVT)”具有异曲同工之妙。在内燃机车辆中,气门的开启时机会随着转速变化进行调整;而在电动车中,则是通过调节磁场的强度来匹配转速。
从专利内容来看,这并非仅仅通过几行软件代码即可完成的OTA升级,而是真正意义上的“硬核机械变革”。
比亚迪在其电机的转子内部装置了一套复杂的机械系统——或许是液压驱动的滑块,也可能是可以移动的导磁组件。
设想一下,如果电机转子内部的磁路能够进行物理形变。
在城市交通信号灯起步时,踩下油门的同时,这些调节磁场的部件会切换到“高磁力状态”,使永磁体的能量全面爆发,扭矩立即达到最大值。
当你进入高速公路,开启每小时120英里的巡航速度时,这些部件会迅速转变为“低磁力状态”。
在此过程中,它通过调节磁铁与线圈之间的接触区域,甚至建立一条“旁路”以使磁力线绕过,从而从根本上减弱了气隙中的磁场强度。
这表示,那令人烦恼的“反电动势”还未出现便被制止了。控制器不再需要消耗宝贵的电能去应对“内耗”,也避免了因发热而导致的效率明显下降。
业内的估算显示,这种基于物理机制的“作弊”方式,能够使电机在高速运转状态下的能效从85%稳步提升至92%至95%的极高水平。
转到我们的日常驾驶感受,只需更换这一款电机,在电池容量保持不变的状况下,长途续航或许会自然增加10%到20%。这比为了少几十分公里的续航里程而选择增加电池容量、导致车身变得更沉的做法,显得更加聪明和高效。
或许你会疑问,既然效果如此出色,为什么像宝马等德国主要制造商没有采用这种方式呢?
宝马也在探索电动机技术,例如在iX3和i7车型上使用励磁同步电机。宝马的策略是“完全抛弃永磁体”,在转子上绕制线圈,通电后产生磁场。通过增加电流可以增强磁场,减少电流则降低磁场,调节非常平顺,同时,也完全避免了对稀土材料的依赖。
然而,该设计存在一个明显的缺陷:为了保持磁场,转子线圈需要持续通电。这一要求引入了额外的能量消耗,此外,线圈的结构使得转子体积较大、较重,难以实现与永磁电机相媲美的功率密度。
对于没有稀土资源限制、且格外注重功率密度与效率极端优化的中国汽车制造商而言,这并非目前最优的方案。
与之形成对比,比亚迪的“可变磁通”更像是经过束缚后展现出的灵感之作——既保留了永磁电机的强劲动力,也克服了高速运行中“早泄”的难题。不过,这一方案并非完全没有担忧之处。
增加任何机械组件,都会对系统的稳定性提出考验。众所周知,电机转子的运行速度常常达到一万到两万转每分钟,内部的离心力也随之变得极为巨大。
在如此极端的高速环境中,还需确保那些精细的滑块、弹簧以及调磁装置能够灵活操作,而且要保证行驶数十万公里仍然无故障,这项工艺的难度堪比在刀锋上舞蹈般的挑战。
任何微小的加工误差或持续使用后产生的机械疲劳,都可能引发这套复杂系统的停滞或失灵。
与仅需维护油路和电路的传统车辆截然不同,一旦转子内部出现机械故障,普通的汽车修理店恐怕无法轻松打开盖子。未来的售后服务体系是否能应对如此复杂的硬件维修,仍然充满疑问。
然而,无论如何,这一技术趋势的变化传达出一个明确的信号:电动车发展的后半阶段,已不再单纯是“电池比拼”的竞争。
当大型电池产生的边际收益逐渐递减,快速充电速度逼近技术的物理极限时,汽车制造商们逐渐转而关注那些最难突破的“电能转换效率”难题。
从为电动机配备“变速箱”到如今设法使磁场“更顺从”,每一次技术的不断提升,实质上都在重新挤压物理边界的潜能。
比亚迪所选择的这条技术路线,或许在短期内因制造难度和成本问题让人感到担忧,但若真正实现量产并经得起耐久性考验,这无疑会对当前电动车在高速行驶中能耗过高的问题形成一次显著的突破。
届时,“高速续航焦虑”这个词,可能会逐渐从我们的词汇中消失,并非因为电池容量变大,而是因为每一度电都被用在了最需要的地方。
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