特斯拉Cybercab称电机不使用稀土,这场技术减法会改变什么

电机不用稀土,听起来像是给中国稀土产业出了道难题。

但是把话说透的话,它更像是一个针对特定车型、特定场景的工程试验,并不能说明从此以后就没有了价值。

特斯拉Cybercab称电机不使用稀土,这场技术减法会改变什么-有驾

真正值得我们去关注的是这五个字所表示的内容,在哪些地方可以代替、哪些地方不可以代替。

先看Cybercab本身。

该车型是两座自动驾驶车辆,整备质量约为1412kg,电池容量约47.6kWh,续航里程大约为673km。

它的定位也很明确:主要面向城市区域出行和运营服务,并不是用来跑高性能的车型也不是拖挂重载的车。

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该款车型对于驱动系统的要求与Model S、Cybertruck、Semi不同。

它不需要持续输出高功率,也不需要频繁承受强烈的加速,在满载、长坡、高温环境下长时间工作。车辆更轻,场景更固定,运行速度相对温和,则电机有更大的设计余量。

这就是“去稀土”开始尝试的原因。

许多人对于“100%不使用稀土金属”的认识是:“稀土是不是没用了呢?”其实不然。准确的说法应该是部分应用把稀土从必须选项变成备选项。

高性能钕铁硼永磁材料被广泛应用的电机,其优点就在于体积小、重量轻、磁性能好,特别适合追求功率密度的车型。简单来说,相同的动力目标可以做得更紧凑,并且可以兼顾到效率和响应时间。

铁氧体磁体的磁性能不如其他的磁性材料,但是具有成本低、供应稳定等特点。通过优化磁体排列方式、增大绕组填充率和提高电机转速等手段,并且采用更加精细的电控策略来实现对一部分低负荷应用中材料性能差异的部分补回。

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但是这个“补回来”是有前提的。

你也可以把它看成是原先依靠更强大的磁体获得动力,现在改为依靠结构设计、转速以及控制算法共同完成的过程。最终能否达到目标,就取决于车辆重量、动力需求、散热情况以及使用环境等各方面因素的影响。

Cybercab方案与以往不同的是用系统设计代替了材料性能来实现其目的的。

“用系统设计换材料性能”不是一种新的神奇材料出现,而是“把原来的体系重新安排”而没有发生根本性的改变。参数表上减少一种材料,并不等于整套技术路线全部更换。

从技术路径来说,发卡式绕组、Halbach阵列、高转速电机这些概念并不是刚才出现的新事物。

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它们在不同的领域里已经有所研究和应用,真正有价值的部分在于能否将各种方案组合起来控制成本并稳定地做成适合量产的产品。

汽车工业最艰难的就是实验室里做出一个样机。

最难的不是使它在数十万公里使用后依然可靠,而是在制造过程中做到足够稳定、供应商能持续供货,并且保证整车售价和运营成本处于可接受范围内。这也正是为什么不能仅仅根据一句零稀土就判断行业格局已经改变的原因。

更现实的情况是,低速城市车、轻型物流车、部分工业电机等产品会成为去稀土方案较早落地的领域。

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这些产品的对极限扭矩、极端温度和极致轻量化的要求不高,成本和供应链稳定性反而更为重要。但是在高性能电驱、人形机器人以及精密伺服大直驱风电等领域就不一样了。

这些应用会同时追求体积、重量、效率、响应速度以及高温稳定性。电机越小,输出越大,永磁材料的性能优势就越明显。在空间受限、动作精度要求高的设备中,增加体积并不能简单地解决问题。

所以稀土需求未来不会消失,而是会出现更明显的分层。

低端或中等性能的应用会更多的比较成本和供应的安全;高端应用则继续围绕着功率密度和稳定性来展开。谁能够在低成本的方案上做到成熟,就可能减少一部分对稀土的需求;谁需要极限性能,就得为高性能材料买单。

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买车别只看“用了什么材料”,还要看这套材料最终服务于什么样的场景。

这件事给消费者造成了什么样的影响呢?

如果未来类似方案用在城市运营车辆上,则会得到更少的制造成本、更灵活的供应链安排,并且也给车辆运营方带来更多的选择权。但是这些好处是否真的能够传达到用户那里去,还要看规模化生产、能耗表现、耐久性和整车成本。

对于普通家用车来说,尤其是大尺寸高性能或者经常满载长途行驶的大车而言不能简单地照搬Cybercab技术结论中的数据。

城市接驳车和高速长途车面对的任务各不相同。

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前者更看重运营效率以及单位成本,后者则更注重持续动力、热管理和复杂路况适应能力。

特斯拉此次所发出的信号,其价值在于促使更多的车企重新审视电机设计是否一定要采用高性能稀土永磁材料的问题,在部分车型上能否通过结构、电控和场景来换取成本与供应链上的主动权。

一旦这个问题被提出来,行业就会出现更多的路线竞争。

但是它并没有证明高性能稀土材料已经过时,也没有证明所有的电动车都适合使用同一种电机方案。正确的判断应该是汽车电驱系统正从“单一路线”走向“按用途分配技术”

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真正有价值的材料不一定用在每一辆车上;

真正聪明的设计也不一定把所有性能都堆到最高。如果买的城市代步或者运营车辆,更喜欢选择成本更低的非稀土电机,还是愿意为更强的动力储备和长期性能继续选择稀土永磁方案呢?

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