开过电动车跑长途的朋友,大概都有过这种糟心的体验:明明出门时表显电量还挺扎实,一上高速,那掉电速度简直像是在“大动脉放血”。
很多人看着表显续航“库库”往下掉,第一反应就是骂电池不行,觉得是电池虚标或者高速风阻大。其实大家都冤枉电池了,真正捣乱的“内鬼”,藏在电机里。
最近比亚迪亮出的一手“王炸”专利,彻底把这层窗户纸给捅破了。看完这些技术细节,你不得不承认,在大家都忙着卷冰箱彩电大沙发的时候,理工男还是在死磕硬核技术。
这是物理定律给电动车下的套
咱先得搞明白,为啥电动车一跑高速就“腿软”?这真不是车企故意留一手,而是物理学上的一个死穴,叫“反电动势”。
现在的电动车,绝大部分用的都是永磁同步电机。这玩意儿原理不复杂:转子上有永磁体,自带磁场;定子通电后也产生磁场,俩磁场一较劲,转子就转起来了,车也就走了。
在中低速晃悠的时候,这套配合天衣无缝,效率高得吓人。
但问题就出在“永磁”这两个字上。当你踩下油门,电机转速越来越快,转子里的永磁体就像个疯狂旋转的磁铁,拼命切割定子上的线圈。
根据法拉第他老人家的定律,这必然会感应出一个反向的电压。转速越快,这个反着劲儿来的电压就越大,大到能直接抵消掉电池给电机供的电。
这就好比你骑着一头驴赶路,想让它跑快点,就在前面挂根胡萝卜。但这驴有个毛病,跑得越快,它脾气越倔,越往后坐劲儿。
这时候为了维持高速,控制器就不得不分出一部分宝贵的电流,不为了驱动轮子,专门用来“镇压”这股反向的劲儿。在技术上,这叫“弱磁控制”。
说白了,就是人为地去抵消永磁体的磁场。这部分电流,纯纯就是为了克服物理缺陷而浪费掉的。
这就导致电机在高速工况下,虽然转速上去了,但为了维持这个转速,有一大半力气都花在了“内耗”上,效率直接从低速时的90%多,断崖式跌到85%甚至更低。这才是高速费电的真凶。
别再给电机穿小鞋了
为了解决这个问题,车企们其实也没少折腾。
像保时捷、奥迪这种豪车,或者之前的特斯拉某些车型,想出来的招是加变速箱。给电机配个两档变速箱,低速用一档,高速挂二档。
这就跟燃油车换挡一个道理,通过改变齿比,让电机在高速行驶时,转速别拉得那么高,从而避开反电动势的爆发区。
这招管用吗?管用。但代价太大了。
多塞一套机械变速箱进去,车重立马增加十几二十公斤,成本蹭蹭往上涨不说,原本电动车那种丝般顺滑的加速感也没了,换挡时还得顿挫一下。
这多少有点“脱裤子放屁”的意思,明明是电机特性的问题,非要用机械结构来找补,这只能算是治标,治不了本。
而大多数普通家用车,为了省成本,干脆就硬抗。就靠算法硬怼,用更多的电去搞“弱磁电流”。这就叫饮鸩止渴,用高能耗换高转速,发热量大,效率低,除了费电没别的毛病。
理工男的暴力美学
比亚迪这次曝光的“可变磁通”技术,思路就完全不一样了。既然问题的根源是高速时磁场太强,那我就想办法让磁场能大能小不就完了?
这听起来像天方夜谭,毕竟永磁体之所以叫“永磁”,就是因为它磁性是固定的。但比亚迪在今年这一波专利潮里,展示了什么叫机械暴力美学。
他们在转子里设计了可以活动的机械结构。你可以把它想象成在电机肚子里装了一套微型的“滑块”或者“阀门”。
车子起步或者爬坡需要大扭矩的时候,液压或者弹簧机构把导磁部件推到“强磁位”,把永磁体的磁场全部释放出来,动力随叫随到,推背感十足。
一旦上了高速,进入巡航状态,这套机构就自动把部件挪到“弱磁位”。
通过物理移动,改变磁力线的路径,甚至直接让一部分磁力线“短路”掉,不让它们去切割定子线圈。
这相当于在高速奔跑时,物理上把那头倔驴的脾气给顺平了,根本不需要控制器再额外分出电流去搞什么“弱磁控制”。
这一招简直是釜底抽薪。根据测算,用了这项技术,电机在高速区间的效率能直接从85%干到92%甚至95%。
这是什么概念?相当于你的车在高速上,每跑一百公里就能少费一度多电,续航里程凭空多出个10%到20%根本不是梦。
条条大路通罗马?
其实除了比亚迪这套机械流,行业里也有别的流派,比如宝马一直在用的“电励磁同步电机”。
宝马的思路更绝:既然永磁体麻烦,那我干脆不用永磁体。转子上缠上线圈,通电才产生磁场。
想强就多通电,想弱就少通电,高速甚至可以断电滑行,完全没有反电动势的烦恼,而且还不依赖稀土资源。
听着很完美对吧?但宝马这套方案有个致命伤:转子线圈要一直通电才能维持磁场,这不仅要消耗电能,还会产生大量的“铜损”发热。
而且这结构复杂,还得有碳刷或者滑环,体积大、重量沉,维护起来也贵。对于追求极致性价比和空间利用率的国产车来说,这显然不是最优解。
比亚迪显然是把账算明白了。与其彻底抛弃永磁体去搞电励磁,不如改良现有的永磁电机。
除了上面说的机械式调节,比亚迪的专利库里还藏着好几手准备。
比如用特殊的磁性材料,通过电流控制让材料在特定时候“磁饱和”,就像水管虽然粗,但我把阀门关小点,水流自然就小了。
还有一种是加装辅助线圈,用脉冲电流像开关一样去控制磁路的通断。这些手段,本质上都是在硬件层面动刀子,比那些整天喊OTA升级优化软件的车企,段位高了不止一点半点。
这才是电动车的下半场
当然,咱们也不能盲目吹捧。比亚迪这套方案虽然从原理上封神,但落地到量产车上,挑战依然巨大。
你想啊,电机转子转起来每分钟上万转,离心力大得吓人。在这种极端的工况下,转子内部还要有能活动的机械部件,这对加工精度、材料强度、装配工艺的要求简直是变态级的。
弹簧会不会疲劳?滑块会不会卡死?开了几年几十万公里后,这套精密的机构还能不能顺滑切换?坏了怎么修?
这些都是摆在工程师面前的现实问题。相比于传统永磁电机那种“一坨铁”的皮实耐造,引入活动部件必然会增加故障率的风险。
但话说回来,技术的进步从来都是伴随着复杂度的提升。当年燃油车搞可变气门正时(VVT)的时候,也有人担心容易坏,现在不也成了标配吗?
笔者以为
现在大家买电动车,目光都被大电池、800V快充、智驾这些显性指标吸引走了。但真正的技术护城河,往往就藏在这些看不见的电机效率里。
如果比亚迪能把可变磁通电机做到低成本、高可靠性地量产,那对于整个电动车行业来说,绝对是一次降维打击。
以后解决里程焦虑,可能不再是单纯靠堆更大的电池,而是靠榨干每一度电的价值。
电动车的下半场,拼的不再是谁的屏更大,而是谁的“心脏”更强。这项黑科技一旦普及,以后再跑高速,电动车可能真就告别“腿软”了。
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