IT之家9月6日消息,在本周低调举行的Cybercab活动上,特斯拉(TSLA)还展示了一项新的技术成果:一款不使用稀土(884215)材料的Cybercab电机。据称,这款电机在功率密度和效率方面都有明显提升。
过去几年,“稀土(884215)”在电动汽车领域频繁被提及,但很多人虽然听过这个词,却并不了解稀土(884215)具体是什么、如何被用于电动汽车,以及使用稀土(884215)究竟意味着什么。什么是“稀土(884215)”?
据IT之家了解,在元素周期(883436)表中,被称为“稀土(884215)元素”的,主要是镧系元素,再加上钪和钇。
事实上,稀土(884215)元素并不像名字听起来那么“稀有”。以钕为例,它在地壳中的丰度大约是铜的三分之二。
在电动汽车领域,最值得关注的稀土(884215)元素就是钕。钕可以用于制造高性能永磁体,因此被广泛应用于需要体积小、磁力强的电子设备中,例如扬声器、硬盘以及电动机。
此外,镝、铽和镨等稀土(884215)元素也经常作为添加材料,用于改善钕磁体的性能。稀土(884215)在电动汽车中究竟用在哪里?
需要首先明确的是,锂离子电池通常并不会使用这些稀土(884215)元素。因此,电动汽车中的“稀土(884215)问题”主要并不在电池,而是在电机。
一台电动汽车电机中使用的稀土(884215)元素大约只有1千克左右。对于单辆汽车来说,这个数量并不算大,但当汽车进入大规模生产阶段后,需求量就会迅速累积。
而且,并不是所有类型的电动汽车电机都需要使用稀土(884215)。特斯拉(TSLA)此前在永磁同步电机中使用了稀土(884215)材料,但其交流感(885879)应电机并不需要稀土(884215)。交流感(885879)应电机通过电流产生磁场,而不是依靠实体永磁体。
特斯拉(TSLA)早期车型主要采用交流感(885879)应电机,这种电机不需要稀土(884215)元素。事实上,特斯拉(TSLA)公司的名称正是来自交流感(885879)应电机的重要发明者尼古拉.特斯拉(TSLA)。
不过,在Model3推出后,特斯拉(TSLA)开始使用新的永磁电机,并随后逐步将这种电机推广到旗下更多车型。特斯拉(TSLA)这次到底宣布了什么?
早在2023年,特斯拉(TSLA)就宣布,公司将研究如何制造不使用稀土(884215)元素的永磁电机。
实现这一目标,可能意味着特斯拉(TSLA)需要采用铁氧体或铝镍钴等其他材料制造磁体。当然,后者也可能只是将一种供应链问题替换成另一种供应链问题。
目前还有其他相关材料处于研究阶段,但这些方案的产能规模可能还不足以满足特斯拉(TSLA)的大规模生产需求。
而在本周举行的Cybercab活动上,特斯拉(TSLA)宣布,Cybercab搭载了一款新型驱动电机。与其他高性能驱动单元相比,这款电机的体积缩小了18%,重量减轻了25%,同时拥有更高的效率。
虽然马斯克本人没有出席活动,但他随后在社交平台上进一步确认,这款电机不使用稀土(884215)金属。
这也意味着,特斯拉(TSLA)此次展示的技术,可能正是其此前推进的“无稀土永磁(885343)电机”项目取得的成果。
不过,由于特斯拉(TSLA)并未进一步公布具体采用了哪些材料,因此目前还无法确定其电机内部的具体技术方案。
目前,这款新电机仅出现在Cybercab上。但未来特斯拉(TSLA)也有可能像当年在Model3上首次采用永磁电机一样,逐步将新技术推广至其他车型。
至于这项技术究竟是否如马斯克所暗示的那样“极难实现”,外界暂时还无法判断。但无论如何,特斯拉(TSLA)能够将无稀土(884215)方案真正应用到量产车型上,本身已经具有一定意义。
那么,这项技术究竟能给消费(883434)者带来什么实际好处?无稀土(884215)电机最大的意义是什么?
永磁电机通常比感应电机更小、效率更高,这对于汽车制造商来说都非常重要。
Cybercab已获得每英里165Wh的能耗认证,使其成为目前能耗最低的电动汽车之一。
Cybercab的高能效来自多个方面,包括较小的车身尺寸、低矮且强调空气动力学的设计、更轻的车重、双座布局,以及这款效率更高的新型电机。
不过,单纯提升电机效率,对整车能耗的改善实际上可能没有想象中那么大。
这是因为,即使是目前电动汽车中效率相对较低的电机,通常也已经可以将超过90%的输入电能转换为旋转动力。
因此,即便电机效率再提高几个百分点,也很难让整车能耗出现颠覆性的变化。
值得注意的是,特斯拉(TSLA)此次公布了新电机在体积和重量方面的改善幅度,但并没有公布具体的效率提升比例。这或许意味着,其效率提升幅度相对有限。
真正重要的地方在于,如果特斯拉(TSLA)确实成功开发出了不依赖稀土(884215)的永磁电机,同时仍能获得足够高的功率密度,那么它就可以将电机做得更紧凑,并塞进像Cybercab这样尺寸较小的车辆中。
车辆内部空间的每一点节省,都可以帮助工程师进一步优化整体布局。
这种看似微小、但持续不断的优化,正是Cybercab这类超高效率车型能够实现的重要原因之一。
因此,无稀土(884215)电机带来的优势更多体现在空间布局和整体系统优化上。它与特斯拉(TSLA)追求极致能效的设计思路相契合。
但即便继续使用稀土永磁(885343)体,特斯拉(TSLA)或许同样可以获得其中不少性能优势。真正推动特斯拉(TSLA)减少稀土(884215)使用的,还有另一个更现实的原因。为什么稀土(884215)供应如此重要?
稀土(884215)元素虽然并不像名字所暗示的那样极其稀有,但它们依然存在一个现实问题:供应链高度集中。
全球大量稀土(884215)元素的加工和精炼能力集中在中国,这意味着中国在全球稀土(884215)供应链中拥有重要地位,也使得其他国家的企业更加关注供应安全问题。
在过去全球自由贸易高度发展的时期,这种供应集中并没有受到太多关注。原材料本质上是一种商品,只要能够从拥有资源和加工能力的国家购买,就可以解决供应问题。
但随着全球贸易和地缘政治环境发生变化,关键资源的供应集中问题在过去一年变得越来越突出。这究竟是一项多大的突破?
因此,特斯拉(TSLA)这次发布无稀土(884215)电机的真正意义,并不在于电池技术,它确实能够带来一定的效率和空间利用率提升,但这种效率提升可能并没有达到足以彻底改变电动汽车性能的程度。
同时,这也并不是一种此前从未被人想到过的全新技术路线。
更准确地说,特斯拉(TSLA)可能是将此前已经存在并被研究过的技术路线,针对当前日益突出的稀土(884215)供应链风险,真正整合并应用到了实际产品中。
目前,这款电机只出现在Cybercab上。特斯拉(TSLA)在得克萨斯州登记用于运营的Cybercab数量目前也只有大约45辆,因此其真正的大规模量产能力还有待观察。
不过,如果特斯拉(TSLA)未来能够将这套无稀土(884215)电机技术推广到更多车型,并实现大规模生产,那么它对于降低供应链依赖、优化车辆结构以及提高生产稳定性,可能具有比单纯提升几个百分点效率更大的价值。
