
比亚迪汉、海豹、秦,甚至方程豹钛三,五款车同时应用可变磁通电机技术,已经出现在工信部的新车公示名单里了,表示其已正式量产,二季度就要正式交付。
这种电机在2024年的专利申请中频频出现,名字叫“可变磁通电机”。
但问题在于磁场不可调:无论车速高低,磁场强度是固定的。
高速时反电动势+过高:当电机高速旋转时(上图超过10000rpm),定子绕组中会感应出很高的反电动势。为维持电压平衡,电控系统必须施加"弱磁电流+”来抵消部分磁场。
弱磁带来额外损耗:这部分电流不做有用功,反而增加铜损、发热,降低整体效率。
做一个比喻:传统的永磁同步电机像一辆只有1个档位的自行车一-起步有力,但高速蹬起来费劲还伤膝盖。所以很多企业在高端四驱车上前后分别一个用永磁同步,一个用异步感应。
该技术在定子中设置若干个调磁件,调磁件位于调磁槽中移动,来控制磁场流入强度,同时车辆的VCU会根据整车工况,通过软件算法确定电机的扭矩和转速,然后根据电机的扭矩和转速确定调磁区间。根据这个调磁区间,发指令给调磁槽,使得调磁件能够抵达目标位置。控制第二流路的导通程度,也就是流程图里写的这个“阀门”最终实现磁通量的变化。
降低磁通意味着高速时不再需要大量弱磁电流去对抗永磁体的磁力,不但减少发热,也显著降低能耗。因此,在高速区间,可变磁通电机能把效率从85%提升到92%-95%,这将直接拉升高速续航表现。
不仅纯电车有此能力,插混车型同样有,因为比亚迪的调磁流程图画了两份,分别对应EV工况和串并联工况。
可变磁通技术能带来哪些好处?
1.解决高速的时候电耗高、续航缩水严重的问题
传统电动车在市区续航表现良好,但一旦上高速(>100km/h),电耗可能飙升30%~50%,实际续航打7折甚至更低。可变磁通技术可将高速工况下的电机效率提升15%~20%,显著缓解“高速掉电快”的痛点。
2.同样续航里程下,电池可以减小,整车成本也就降低了
行业普遍通过“堆电池”来延长续航,但电池越重,能耗越高,形成恶性循环。比亚迪这种方案选择从源头提升能效,用更小的电池实现更扎实的续航。
3.拓宽恒功率区,提升动力系统适应性
传统永磁同步电机在高速时因弱磁限制,恒功率范围窄。可变磁通电机可在更宽的速度范围内维持高功率输出,兼顾低速爆发力与高速稳定性,尤其利好插混车型(如唐、汉)在馈电状态下的性能表现。
4.减少发热与系统损耗,提升可靠性
减少弱磁电流意味着降低铜损和逆变器负担,整套电驱系统更冷静、寿命更长。
假如一辆电动车原本高速续航只有300公里,那么采用可变磁通技术后,可能可以提升到330-350公里,效果明显,对于经常跑高速的普通用户来说,不再因为掉电的原因“龟速行驶”,无需把车速保持在100km/h左右,长途旅行在路上的时间缩短。
除了以上好处,还有哪些问题?
当然,新技术往往也伴随新问题。可变磁通电机看起来像给永磁电机加了一个调节阀门,但这个阀门结构复杂。
首先,磁路结构难度大幅提升,设计中必须精确模拟磁通在不同工作状态下的走向,确保磁饱和、磁滞、温度特性都在可控范围内,每一处结构都需要重新考量。
其次,控制策略复杂度提高。磁通可变意味着电机控制器需要实时监测磁链变化,并依据车速、电流、温度等状态不断调整控制策略。传统永磁电机的控制相对线性,但可变磁通带来非线性变化,控制系统必须具备更强的算力和更复杂的模型。就像从一个档位变成10AT变速箱,每一个换挡点都需要精准控制,否则效率不升反降。
此外,可变磁通的高温衰减、材料寿命、磁疲劳等问题都需要长期验证。永磁体在高温下磁性会减弱,而可变磁通结构本身可能让局部区域长期接近磁饱和区,这对寿命提出了严苛要求。电机要在20万公里以上保持一致性能,需要大量耐久测试。
写在最后:
这项技术能在近期走向台前,并非偶然。它离不开国内产业链的整体成熟——高精度永磁材料、实时精准的电控算法、先进的仿真与精密加工能力,共同推动了创新从实验室走向量产。当产业各个环节积累到一定程度,技术突破便水到渠成。
当然技术路线不是唯一的,目前比亚迪量产了,其它车企有没有应用呢?或者其应对高速效率低的问题,是采用什么问题解决的呢?
面对这一问题,大部分车企选择“绕道而行”,比如为电机加入两档变速结构(长城),三挡(奇瑞),甚至多档(吉利),这虽能在理论上优化高速效率,却也带来了结构复杂、成本升高、换挡顿挫和可靠性风险等新问题。当然哪种好,哪种不好,最终还得交给市场来检验。
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