你看到这个标题,大概会以为我在吹牛。12公斤,一袋米的重量,竟然能输出1000匹马力。普通家用车的发动机,起码也要一百五十到三百公斤,马力顶多两百来匹。就算是布加迪那台W16,8.0升排量,马力到了1000,可自重也少不了多出四五百公斤。
真正厉害的,是轴向磁通电机。这玩意儿不是科普课里的概念,它已经量产了。奔驰 Vision One-Eleven 的概念车上,英国 YASA 提供的电机,单机自重12公斤,峰值功率能到480千瓦。换算大概是650匹马力。两台加一,总共超过1000匹,重量才24公斤。不到一袋米的重量,竟然输出了一辆超跑的动力。十年前要是有人这么说,小说里都嫌夸张。
之所以能做到这程度,是因为结构和传统电机不一样。传统的径向磁通电机,磁力线沿半径走,定子和转子像两个套筒。轴向磁通电机,磁力线沿着轴向走,定子转子像两张面对面的盘子。这样同样外径下,可以装更多磁钢、绕更多线圈,扭矩密度天生就高。再加上把冷却油直接喷到发热最狠的线圈端部,散热效率上去,功率就能往里压。
所以12公斤就能输出1000匹,真的不是吹牛,是实打实发生的事。
这和燃油车到底有什么关系?关系大着呢。很多人以为电动化就是把发动机换成电机、把油箱换成电池,没那么简单。电机这种变态的功率密度,正在把汽车一百多年来那条铁律直接打碎——变速箱不再是必需品。
燃油车为什么一定要有变速箱?因为内燃机的脾气太怪。怠速以下转不动,转太快又炸,真正能出力的转速区间就那么窄,差不多两三千到五六千。低于这段,扭矩不够,起步容易熄火;高于这段,功率往下掉,嗓门还大。所以必须靠变速箱,把发动机那点可用转速,匹配到车轮从零到一百多公里的全速段。一个档位放大扭矩,方便起步;高档位巡航时让发动机转速拉低省油。
变速箱,是一个妥协产物,是给内燃机这副暴脾气擦屁股的。
电机不需要。电机从零转速就能输出峰值扭矩。堵在拥堵里,车轮几乎静止,电机也能顶住扭矩。速度起来,电机转速可以轻松拉到一万转甚至两万转,覆盖范围比发动机宽太多。市面上的电动车,大多数都是单级减速器,用固定齿比,从零加速到最高速,一气呵成。
这就把未来的燃油车推到了一个新方向。这里的“燃油车”,不是指烧汽油的传统内燃机车,而是那些还在用液体燃料的混动系统,尤其是增程式或串并联混动里,发动机的角色彻底改变。发动机不再直接驱动车轮,而是做一件事——发电。车轮全部由电机驱动。发动机的转速因此不再被车速束缚,可以一直停在热效率最高的点上,安静地转着,给电池充电、给电机供电。变速箱这个曾经的主角,可以彻底消失。
扔掉它的好处,懂的人一开车就知道。变速箱是整车故障率最高的部件之一,顿挫、异响、漏油、阀体故障,维修费往往是几千。且变速箱又重,常见八九十公斤,里面是一堆齿轮、离合器和液压机构。扔掉它,车就轻了,成本也低,传动损耗也少,可靠性更高。结构简化到这步,汽车才算真正从机械表进化成电子表。
再往前看,发动机本身也能被重新设计。既然它只负责发电,不再陪着车速跑,那些为了应对变工况而生的可变气门正时、可变截面涡轮之类的复杂机构,都能简化甚至扔掉。发动机可以做成转子式,或者排量更小、压缩比更高,甚至直接用微型燃气轮机。热效率朝着50%往上走,不再是梦。
这就是为什么说,电机这个小东西,不只是取代发动机。它在帮发动机解放。未来的燃油车,可能是一台几十公斤的超高效小排量发动机,永远在最佳工况下静悄悄转着,驱动它的,是一台十几公斤却功率惊人的轴向磁通电机,而变速箱的位置,只剩下一根电线和一个简单的减速齿轮。
没有顿挫,没有涡轮迟滞,没有变速箱过热保护,油门踩下去就是峰值扭矩。还能加油,还能跑长途。电机把动力的事全扛了,发动机把省油的事全扛了。各自干各自最擅长的。
这大概是内燃机最好的归宿。不是被消灭,而是被松绑。你猜这场变革,最终会让你的车成为什么样子呢?