成都车展再看宝马Gen6：转子、SiC和800V藏着哪些工程难题？

导读：8月21日，新世代BMW iX3在成都车展开启预订。随着第六代eDrive进入量产，宝马又陆续公开了一批电驱技术和相关专利资料。EESM转子上的绕组如何固定和冷却，SiC高速开关怎样控制电压过冲，800V电池如何兼容400V直流桩，这些资料已经能给出一部分答案。

8月21日，新世代BMW iX3在成都正式开启预订。30L、40L xDrive和50L xDrive三款车型的全国统一价分别从26.99万元、29.99万元和33.99万元起。作为BMW新世代首款国产车型，它使用了第六代BMW eDrive。

Gen6后轴继续使用电励磁同步电机EESM，xDrive车型前轴增加异步电机ASM。整个电驱升级到800V，逆变器采用SiC功率器件，转子、定子、逆变器和冷却系统都重新设计。

去年宝马第一次系统公开Gen6时，我们曾写过一篇《宝马第六代eDrive深度解析，管中窥豹一下宝马的电动化转型方向》，主要介绍了EESM+ASM、800V、大圆柱电池和Energy Master这套整体架构。对Gen6还不太熟悉的读者，可以先看一下上一篇。

这一次随着更多量产资料和专利公开，我们继续看几个当时没有展开的技术细节，包括EESM转子、SiC逆变器，以及800V高压系统在工程上需要解决的问题。

宝马在官方技术资料中还专门提到，Gen6的非灌封转子涉及超过10项专利申请。

转子内部增加励磁绕组以后，铜线和电气连接要承受高速旋转产生的机械载荷，转子铜耗还需要单独处理。SiC把开关速度提高以后，DC-link和母排上很小的寄生电感也可能产生明显的电压过冲。800V电池如果要使用400V直流桩，电池内部的高压连接和切换控制也会复杂很多。

BMW并没有公开iX3转子、SiC逆变器和switching matrix的完整内部结构，但相关专利已经留下了不少技术细节。我们把这些专利和Gen6已经确认的量产架构放在一起，进一步分析BMW在这些部件上遇到了哪些工程问题，又用了哪些思路去解决。

EESM转子里，多了一组高速旋转的铜绕组

EESM和常见永磁同步电机的主要结构差别之一，在转子。

永磁同步电机通过永磁体建立转子磁场。EESM改用励磁绕组，通过调节直流励磁电流改变磁场强度。这种可调励磁能够针对车辆常用工况改变磁场，同时兼顾高速区的恒功率输出。

转子结构也随之复杂。除了转子轴和铁芯，EESM还需要布置铜绕组、电气连接和励磁供电结构。这些零件全部跟着转子高速旋转。

旋转部件的离心载荷可以简化写成 F = mω²r。在质量和旋转半径不变的条件下，转速提高到2倍，离心载荷会提高到4倍。

对转子绕组来说，绕组端部尤其难处理。槽内导体受到铁芯结构限制，伸出铁芯后的绕组端部缺少同样的机械约束。转速升高以后，绕组端部会持续承受径向向外的载荷，铜线、绝缘材料和电气连接还要经历反复的冷热循环。

BMW在2026年3月公开的一项EESM转子专利，处理的就是转子端部连接。专利在转子端部布置star disk，并把单独制造的switching ring集成进去。switching ring内部预先固定多个电气接触件，一端连接转子绕组，另一端可以与滑环连接，连接形式包括压接叉端子和焊接端子。

这样做可以减少制造过程中接触件的位置偏差。接触件装进转子以后，还需要长期承受旋转和温度变化，位置发生明显移动可能影响连接可靠性和电气间隙。

BMW此前的另一项转子专利把重点放在绕组端部的机械支撑上。专利在star disk外围设计支撑环，由支撑环承受绕组端部向外产生的离心载荷。

其中还有一个电磁问题。若用金属拉杆把两侧支撑结构直接连接起来，金属结构可能形成额外的电磁短路笼，在转子中产生附加损耗。机械固定方式因此还会反过来影响电机的电磁和热状态。

绕组固定以后，还要处理转子发热。EESM通过直流励磁电流建立磁场，转子绕组存在电阻，工作时会产生铜耗。

PCu = I²R。转子温度升高以后，铜电阻还会进一步增加。

定子靠近电机壳体，可以通过水套或者直接油冷把热量带走。转子绕组位于旋转部件内部，冷却介质很难像定子一样直接布置。

BMW一项相关电机冷却专利采用空心转子轴。冷却介质先从转子轴内部通过，再进入端部支撑结构。支撑结构内部布置导流通道，将非导电冷却液送到需要冷却的位置，转子旋转产生的离心力随后继续推动冷却介质向外流动。专利明确提到可以使用油作为冷却介质。

BMW没有公布iX3量产EESM内部的完整油路，但根据Gen6官方资料介绍，电驱的油冷和水冷系统都重新设计过。高速转子上的铜绕组同时承担电磁、机械和热三类任务，宝马给Gen6非灌封转子申请十多项专利，很多工作就发生在这些地方。

励磁电流送进转子以后，还要盯着功率器件会不会先坏

转子绕组需要一股可控的直流励磁电流，这需要额外的励磁功率电子。

BMW在2026年4月公开的一项专利研究了EESM励磁电路的故障检测。专利中的励磁电路使用非对称半桥，通过功率开关控制转子励磁电流。

专利举出的一个场景是功率晶体管因为老化或冷却异常发生损坏。一只晶体管失效以后，励磁电路可能还没有立即停止工作，剩下的功率晶体管和续流二极管会承担更高负荷，第二个器件可能很快进入危险状态。

传统温度检测存在时间差。芯片或者功率模块内部开始异常发热以后，热量需要经过封装、基板和结构件才能传到温度传感器。故障发展得足够快时，第二个器件可能已经受到损伤，传感器测到的温度还没有超过报警阈值。

BMW的专利直接监控功率开关的开通和关断过程。两条励磁线路分别接入RC检测网络，控制器读取功率开关每一次开通、关断产生的瞬态响应。功率器件状态发生变化以后，这些瞬态波形也会改变，控制器可以据此识别单个功率开关的异常。

专利还提出，检测到故障以后可以降低剩余正常器件的负荷，让电机进入降功率状态，避免励磁电路在短时间内连续失效。

BMW也在研究无接触励磁。2025年公开的一项专利使用rotary transformer，也就是旋转变压器。固定侧通过磁耦合把能量传到旋转侧，转子上的整流电路再把交流电变成励磁绕组需要的直流电。

这项专利给出的典型励磁电流达到40至50A。普通四二极管整流桥中，每只二极管的压降大约为0.9至1.1V，BMW按这一电流范围估算，整流器总损耗约200W。

BMW提出的方案把旋转变压器次级绕组改成带中心抽头的两半绕组，只使用两个整流二极管，专利计算的整流损耗约为100W。二极管减少以后，次级绕组、电阻损耗和空间布置也需要重新匹配。

BMW目前没有把这项无接触励磁专利与量产Gen6绑定。现有资料只能确认，宝马对EESM的研究已经深入到转子供电、整流损耗和励磁可靠性。

SiC开关更快以后，几纳亨寄生电感也会参与工作

Gen6逆变器进入800V和SiC。BMW确认，Gen6的转子、定子和逆变器都针对800V重新设计，逆变器完全整合进电机壳体。

SiC可以降低功率器件的开关损耗，也能支持更快的开通和关断。开关速度提高以后，寄生参数会更加敏感。

功率器件换流时，寄生电感产生的电压可以写成 V = L·di/dt。

这里的L可能只有几个纳亨。但di/dt很高时，几纳亨已经足以形成明显的电压过冲。开关节点还可能出现高频振铃，继续影响功率器件耐压、绝缘和EMC。

DC-link电容离功率器件有多远，正负母排怎样层叠，换流回路面积有多大，都会改变寄生电感。

BMW的一项DC-link母排专利把这个问题写得比较详细。专利使用两片大面积导体分别作为正、负母排，两片导体平行排列，中间只保留绝缘层。

换流时，正负电流方向相反。两条电流路径在空间上靠得越近，相互产生的磁场越容易抵消，回路寄生电感也能随之降低。BMW在这项专利中给出的连接电感目标低于1nH。

两片大面积平行导体之间还会形成分布电容。BMW进一步利用这部分分布电容，让母排结构参与高频换流过程，形成高频snubber作用，从而降低开关过程中的电压过冲和振荡。

该专利的优先权可以追溯到2021年，不能作为Gen6量产逆变器内部结构的直接证据。它处理的寄生电感、换流过冲和EMC，却是SiC高速开关需要面对的典型问题。

800V电池兼容400V充电，接触器闭合以前还有很多事要做

中国版新世代iX3长轴距最大充电功率达到400kW。成都车展公布的50L xDrive从10%充到80%大约需要21分钟，10分钟最高可以补充418公里CLTC续航。

BMW同时确认，Gen6高压电池的管理技术集成了switching matrix，可以使用400V直流充电桩。

高压电池端电压高于充电桩最高输出电压时，需要先解决两边的电压匹配。行业里可以增加升压DC/DC，也可以改变电池内部储能单元的连接方式。

BMW在2025年底公开的一项高压电池专利研究了后一种结构。专利把高压电池分成多个储能模块，再通过switching matrix改变模块和不同支路之间的串联、并联关系。

串联能够提高总电压，重新组合成并联以后，总电压可以下降，用来适配较低电压的充电设备。

准备并联的两个储能支路如果电压不同，闭合开关时会出现均衡电流。电池使用一段时间以后，各组电芯的容量、内阻和老化程度也不可能永远完全一致。

BMW这项专利为此设置了均衡模式。控制器根据储能模块的电位进行组合，并通过可控电阻或功率器件限制均衡电流，再完成后续切换。

BMW另一项多电压电池专利还研究了充电过程中的SOC差异。在专利给出的系统示例里，两组储能单元可以串联成更高电压进行充电，空调压缩机、加热器和低压DC/DC等附件仍可能工作。

如果这些附件长期只从其中一个储能单元取电，两组电池在充电结束以后就可能出现SOC差。随后再把两组电池并联，SOC和端电压差异都会带来额外的均衡过程。

BMW专利给出的办法，是提前估算两组电池之间的SOC差，让SOC较高的一侧承担更多辅助负载。空调、加热器和低压系统本来就需要消耗能量，把这些负载用于两组电池之间的SOC调整，可以减少为了均衡而单独释放掉的电量。

BMW目前只确认量产iX3拥有integrated switching matrix，并能够连接400V直流充电桩。量产电池到底分成多少个高压支路，使用多少个接触器，串并联切换采用什么时序，由于官方还没有公布，我们目前不得而知。

信息来源：BMW Group 第六代BMW eDrive技术资料；BMW中国《新世代BMW iX3开启预订，全国统一价26.99万元起》；BMW相关专利 US20260088678A1、US11349367B2、CN119452548A、WO2026086980A1、DE102024112053A1、US20250132533A1、DE102024117691A1、US12275329B2。