看到这个标题,你大概会觉得我在胡说。12公斤,也就是一袋大米的重量,怎么可能输出1000匹马力。一台普通的家用车,发动机少说也有一百五六十公斤,马力也不过两百匹上下。布加迪那台W16发动机,8.0升排量,马力是到了1000匹,可它的自重,少说四五百公斤。
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但电机不一样。
我们说的是轴向磁通电机。这玩意儿不是什么实验室里的概念,它已经量产了。奔驰Vision One-Eleven概念车,英国YASA公司给提供的电机,一台自重12公斤,峰值功率能干到480千瓦。换算一下,大概650匹马力。两台加一起,1000匹不止,自重才24公斤。不到一袋米的重量,输出了一辆超跑的动力。这放在十年前,写进小说里都嫌夸张。
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之所以能做到这个程度,是因为它的结构跟传统电机不一样。传统电机叫径向磁通,磁力线是沿着半径方向走的,定子和转子像两个套在一起的圆筒。轴向磁通电机,磁力线是沿着转轴方向走,定子和转子像两张面对面放着的盘子。同样的外径尺寸下,它能装更多磁钢,绕更多线圈,扭矩密度天然就高。再加上油冷技术直接往发热最狠的线圈端部喷冷却油,散热效率上去,功率就能往狠了压。
所以12公斤1000匹,不是吹牛,是实打实在发生的事情。
那问题来了,这跟燃油车有什么关系。
关系大了。
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颠扑不破的一条铁律直接干碎——变速箱不再是必需品了。
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燃油车为什么一定要有变速箱。因为内燃机的脾气太怪了。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窄一段,大概两三千转到五六千转。低于这个区间,扭矩不够,起步能憋熄火。高于这个区间,功率往下掉,嗓门还大。所以必须靠变速箱,用不同齿比的齿轮组,把发动机那点狭窄的可用转速,匹配到车轮从零到一两百公里的全部速度范围。一档把扭矩放大,让你能起步爬坡。高速巡航的时候挂高档,让发动机转慢点省油。
变速箱是一个妥协的产物。它是给内燃机那副暴脾气擦屁股的。
电机不需要。电机从零转速开始,就能输出峰值扭矩。堵车的时候,车轮几乎是静止的,电机可以维持大扭矩输出而不熄火。速度起来之后,电机转速随随便便能拉到一万多转甚至两万转,覆盖的范围比发动机宽了不知道多少倍。所以你看到市面上的电动车,绝大多数都是单级减速器,没有多档位的变速箱。靠一个固定齿比,从零加速到极速,一气呵成。
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这就回到了标题的后半句。未来的燃油车,狠起来直接扔掉变速箱。
这里说的“燃油车”,不是指烧汽油的内燃机车,而是指那些还在用液体燃料的混动系统。更准确地说,是增程式或者串并联混动里,发动机的角色彻底变了。
在这样的系统里,发动机不再直接驱动车轮。它只干一件事——发电。车轮完全由电机驱动。既然发动机不直接连接车轮,那它的转速就不再受车速约束。它可以一直停在热效率最高的那个点,安静地转着,给电池充电,给电机供电。变速箱,这个在传统汽车上复杂程度仅次于发动机的大件,可以彻底消失了。
扔掉变速箱的好处有多大,开过车的都懂。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,哪一个都是大几千的维修费。而且变速箱重,动不动八九十公斤,里面一堆齿轮、离合器片、液压控制机构。扔掉它,车轻了,成本低了,传动损耗少了,可靠性上去了。结构简化到这个地步,汽车才算真正从机械表进化成了电子表。
这还没完。
发动机本身,也可以被重新设计了。既然它只负责发电,不再伺候那些忽快忽慢、忽高忽低的车速变化,那它就不需要再在任何转速下都保持扭矩响应。它只需要在一个点,或者很窄的一个区间,把热效率做到极致。这样一来,什么可变气门正时、可变截面涡轮,这些为了应付变工况而生的复杂机构,都能简化甚至扔掉。发动机可以做成转子式的,或者更小排量更高压缩比的,甚至直接用微型燃气轮机。热效率奔着50%往上走,不是梦。
这就是为什么说,电机这个小东西,不只是在取代发动机。它在解放发动机。
未来的燃油车,可能是一台几十公斤重的超高效小排量发动机,永远在最佳工况下静悄悄地转着,驱动它的是一台十几公斤重、功率却大的离谱的轴向磁通电机,而变速箱那个位置,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事。
这大概就是内燃机最好的归宿了。不是被消灭,而是被松绑。不用再去干那些自己不擅长的事,不用再去匹配变速箱那个笨重的搭档。安安静静地当一个高效的发电机,剩下的,交给12公斤就能输出1000匹马力的电机。
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