国产轴向磁通电机技术突破续航飙升,新能源车局势大变为何老司机却说才刚刚开始

新能源汽车的江湖每隔几年就会出现一次关于底层技术的大战,当大家都把目光紧紧锁定在电池包的化学材料以及续航里程上时,在电驱系统内部结构的设计方面其实已经悄悄发生了一场变革。

就在二零二六年六月,新华社发布了一条关于我国轴向磁通电机取得关键性突破的消息,在同年九月份的时候盘毂动力与中科院宁波材料所完成了PGH高性能专用永磁铁的量产验证。

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这项技术使轴向磁通电机的有效功率密度达到每公斤二十五点七三千瓦,该数值已经超过了行业技术水平路线图中所规划的二零四0年的目标。

很多人在看到这个非常亮眼的参数之后,总是习惯性地把它和特斯拉包含外围控制器的一整套整车电驱总成进行倍数上的直接比较。其实这种纯电机本体测试口径与整车集成的整体对比并不在一个物理维度上

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更有意思的是,每当车主们抱怨电动车在高速行驶时续航打折严重的时候总是习惯把锅全甩给电池衰减,并且忽略了车速、迎风阻力、环境温度以及传统电机工作效率的共同影响。

如果我们把时间倒回十八界,也就是公元1820年的时候法拉第制造出世界上第一台圆盘式电动机时磁场就是沿着轴向穿过旋转的铜圈,在这里我们就可以看到最早的轴向磁通电机了。

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只因为后来工业制造更倾向于结构简单的径向磁通电机,定子缠绕铜线围绕着中心转子旋转的技术占据了主导地位长达一个多世纪。

当大家都在拼命压榨径向结构动力的时候,却发现这玩意的物理极限非常尴尬,在倍增的情况下体积和重量会以几何级数增长,并且还会拖累整车的质量以及无情地削减续航里程。

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相比之下,轴向磁通电机上下的双层转子夹住定子的几何结构很特殊,在很小的空间里磁场直接沿轴线传递出去。

盘毂动力解决的PGH磁钢主要针对高温条件下抗退磁的问题,这才使得原本只存在于实验室图纸上的架构走向批量生产的道路,在实际生产中散热问题、极高的制造精度要求以及居高不下的成本控制依然是摆在工程师面前的一道又一道难关。

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我对机械结构的痴迷可以追溯到童年时期,那时候我总是蹲在街角看老解放、斯柯达一二零三以及北京二一一那粗犷的大底盘发呆,并且研究它们的方向盘和驱动桥是如何与悬挂硬连接在一起。

九十年代初,《汽车之友》成了我的忠实读者,看着这本由挂靠在中国汽车行业工程学会的杂志一点点摸索出属于中国自己的工程技术评价体系。

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到了1997年,该杂志不再沿用单一翻译海外车型的方式,在继续对桑塔纳、捷达等老三样进行硬核测试的同时也把夏利和大发微车拉上台架,并且使用主观评价与客观仪器采集的双轨方法来判断好坏。

在测试舒适性时,他们还引入了特定频率的振动幅值模型,并且正儿八经地计算出乘员持续乘坐的时间,在当年富康因为独特的底盘调校而在该项指标上表现突出。

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用数据说话的评测方式彻底打破了过去靠主观形容词瞎吹的局面,帮我早早就建立起了一套可量化的工程语言标准。

高考填报志愿的时候我毫不犹豫地选择了清华大学机械系,在二零0一年顺利考入电动汽车研究所攻读研究生,那时候铺天盖地说弯道超车的口号喊得震耳欲聋,但是我一直心里打鼓儿(有点犹豫),整车的能力从来都不是靠嘴皮子吹出来的,它必须依赖零部件开发、材料加工和制造设备等一系列庞大的工业基础支撑起,在我看来这更像是一场持久且扎实的基础夯实之战,并非简单的超越。

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在导师的支持和放权下,我毅然放弃了当时热门的交流电机控制方向,并全身心投入到分散式四电机驱动动力系统的研究中去,在轮毂电动看起来很科幻的时候其实簧下的重量已经让人崩溃了。

最终我采纳了设计方案,两台前轮独立驱动的形式得以实施。

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为了验证这个想法,在2003年初我自己掏腰包买了一台破旧的江南奥拓车,然后把这辆车大卸八块之后直接吊出了原车上那套老化的发动机。我凭着一股子倔劲儿整整花了1年时间来设计减速箱、总布置以及电机传动系统等,并且自己动手制作了水冷管路和真空助力刹车替代方案等等东西还做了一个定制的电池包架。

当时我选择了额定功率九千瓦、峰值十八干瓦的永磁同步电机,自己手工制作了减速箱,并且十比三点二的比例连接着前轮。

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二零0四年六月十日那天夜里,在实验室组装完最后一根线束后,趁着夜深人静直接把车开上路进行实车试跑,并且在同一个月顺利通过了研究生毕业答辩。

那段疯狂折腾奥拓车的经历不但帮我拿下了学位,还顺便把直接横摆力矩控制算法的研究给搞清楚了,在那段时间里我一门心思研究着主动控制系统来提高车辆的侧偏角和横向加速度。

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相比于传统的车身电子稳定系统只能依靠单轮刹车来救命,多电机独立驱动可以直接在轮端施加精准的驱动力矩,在物理控制维度上直接提升了一个象限,并且这也是后来全球各大主机厂的主要课题矢量扭矩分配。

研究生毕业后我顺利地进入了一家一线零部件供应商,从事动力总成电子控制单元软硬件开发的工作,并且成为一名系统工程师,在团队中严格遵循V模型的流程来对待各种各样的客户需求。

我还记得跟着团队去跑夏季高原标定试验的日子,天天顶着高反蹲在车里刷写救援、故障分析和软件调试,在实验室用电子控制单元配合个人电脑脚本没日无夜地反复进行上下电操作,就是为了攻克那个概率极低的底层缺陷。

这段血泪史让我对现代汽车工程有了深刻的认识,它并不是魔术而是机械工艺和嵌入式开发相结合的一场苦行僧之旅。

轴向磁通电机在商用车、农机以及中小型船舶领域那几万台沉甸甸的累计应用,虽然已经足够证明它在结构上的先天优势了,但是要让它大批量地装进乘用车车身底下的时候,在目前阶段仍然卡在中国制造成本和绝对可靠性之间。

复杂的制造工艺和高材料门槛导致了短期内较高的成本劣势,这同市场规模化之后必然下降的成本曲线形成了明显的矛盾。

当电机革命的物理边界被这帮工程师彻底重构之后,整个汽车行业其实正面临着一场非常深刻的灵魂拷问:我们到底是应该继续咬牙忍受高昂的成本溢价来换取车内续航空间的增长呢?还是干脆坐以待毙地等待传统的径向磁通电动机通过极限减重勉强维持现有的成本平衡。

工程路线上的博弈没有标准答案,它是一把无形的手术刀,在未来新能源汽车产业生死存亡之际直接切开了商业化落地的速度。

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