图文作者引入成长激励计划
我们现在电动车用的,绝大多数都是永磁同步电机。它的转子里面嵌着永磁体,能产生一个非常强的固定磁场。
在市区低速开,这个强磁场是优点,能让电机高效地输出大扭矩,所以电动车起步快还省电。可一旦车速超过100公里每小时,电机的转速轻松破万,问题就来了。
高速旋转的永磁体磁场,会疯狂地切割定子的线圈。根据物理定律,这会产生一个强大的、方向相反的“反电动势”。
你可以把它想象成电机自己发电,产生的电压却在拼命抵抗电池给它提供的驱动电压。为了能让车继续跑下去,电机的控制器就必须输出更强的电流,去压制这个“反电动势”。
这个过程,专业上叫“弱磁控制”。它就像让你一边顶着十级大风向前跑,一边还得额外花力气稳住自己不被吹倒。这份额外的力气(电流)不做任何有用功,全部变成了线圈发热(铜耗)和铁芯损耗(铁耗)。
结果就是,电机效率从市区的94%以上,暴跌到80%甚至更低。你的电,就这么被白白浪费掉了。
比亚迪的可变磁通量电机,思路非常直接:既然高速时强磁场是累赘,那我们能不能让磁场的强度变一变呢?就像给电机装上一个可调节亮度的智能灯泡,而不是永远最亮的灯泡。
根据比亚迪公开的一系列专利,他们主要走的是“机械调节”路线。他们在电机的转子里,除了常规的永磁体,还加入了一套可移动的“调磁组件”,比如导磁环或者磁桥。这套组件由一个精密的微型机构(可能是液压、电磁或电机驱动)控制,可以在转子里前后或左右移动。
当你在市区起步、爬坡,需要大力气的时候,控制系统就让这个调磁组件移动到“强磁位置”。这时,永磁体产生的所有磁力线都畅通无阻地穿过气隙,作用到定子上,电机输出最大扭矩,让你推背感十足。
而当你匀速开上高速公路,车速稳定在120公里时,控制系统会在毫秒间发出指令。调磁组件开始移动,切换到“弱磁位置”。
这个位置会巧妙地改变磁路,要么让部分磁力线在转子内部自己短路循环,不往外跑;要么就增加磁阻,减少有效穿出转子的磁通量。总之,最终结果是,真正对外起作用的磁场强度被物理性地削弱了。
磁场一弱,那个恼人的“反电动势”自然就跟着大幅降低。电机控制器再也不需要输出那么大的“弱磁电流”去对抗它了。根据分析,高速时的铜耗和铁损能因此大幅削减。
有数据表明,这项技术能让电机在120km/h巡航时的效率,从传统电机的约85%,拉升至92?5%。效率提升近10个百分点,在能耗上就是实打实的巨大优势。
这项技术的核心,不仅仅是硬件的巧思,还有背后强大的“大脑”。比亚迪的电机控制器需要实时监测车速、扭矩、温度等大量数据,并在极短的时间内(可能低至10毫秒,比人眨眼快10倍)计算出当前最优的磁场强度,并驱动执行机构完成切换。
从你踩下电门需要超车,到系统增强磁场输出扭矩;从你松开电门进入巡航,到系统减弱磁场节省电能,整个切换过程必须无比顺滑,让驾驶员毫无感觉。
那么,实际效果到底如何呢?我们来看一组对比数据。在2025年的一份第三方测试中,搭载可变磁通量电机的比亚迪汉EV,在120公里每小时定速巡航的严苛条件下,实际跑出了约445公里的续航。
而使用传统永磁电机的同类车型,在同样条件下,续航大约在345公里左右。多出来的这整整100公里续航,对于经常跑高速的用户来说,意义重大。
这意味着从上海到南京将近300公里的路程,以前可能得中途充一次电,现在满电一口气就能开到。
能效的提升,直接体现在了工信部的申报数据上。新款汉EV和海豹07 EV,搭载容量仅为69.07千瓦时的磷酸铁锂刀片电池,CLTC综合续航里程却达到了705公里。
作为对比,特斯拉Model 3长续航版的电池容量是78.4千瓦时,CLTC续航在713到753公里之间。
粗略计算,汉EV的百公里电耗已经与Model 3处于同一水平(约11度电/百公里),但这是在电池容量小了近10度的基础上实现的。这背后,可变磁通电机带来的系统能效提升功不可没。
除了能效,这项技术还可能带来其他好处。比如,因为减少了用于“弱磁”的反向大电流,永磁体长期处于强反向磁场冲击下的“退磁”风险可能会降低,电机的可靠性有望提高。
同时,由于对峰值弱磁电流的需求下降,对电机控制器和逆变器的部分性能要求也可以放宽,为系统设计提供了新的思路。
当然,把这样一个可以活动的精密机械结构放进每分钟旋转上万次的电机转子内部,对材料、工艺、耐久性和成本控制都是巨大的挑战。
转子内部的调磁组件必须能承受长期的高温、高离心力和电磁力,并且保证几十万公里后的调节精度依然可靠。
这需要大量的工程验证和测试。但从比亚迪已经将其应用于申报车型来看,他们很可能已经找到了可靠的量产解决方案。