很多新能源车主都有过这种感觉,平时在市区开得好好的,续航看着也挺正常,可一上高速,电量就开始掉得明显加快。
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明明表显还能跑五六百公里,真要连续跑长途,很多人还是会提前规划充电站,所以这些年只要一说新能源汽车,大家首先想到的几乎都是电池。
续航不够,就加大电池;充电太慢,就上快充;跑高速掉电快,也很容易被归到电池头上。
但新能源汽车真正影响效率的,并不只有电池,电机同样是一个很关键的环节。
今年6月,国内公开报道披露我国轴向磁通电机取得新进展,这项技术重新引起了很多人的注意。
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它最值得关注的地方,不是简单把电机功率做得更高,而是可能改变现在新能源汽车越来越重的现实问题。
现在车企想提升续航,最直接的办法就是增加电池容量,60度电不够,就上80度,80度还不够,就上100度。
电池一大,续航数字确实好看了,但整车重量也跟着上去了,电池越重,车开起来需要消耗的能量就越多。
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车重增加以后,为了保证加速和动力表现,车企又要配更大的电机,电机变大以后,重量继续增加,为了把这些多出来的重量拖着跑,电池容量又得继续增加。
这就有点像一个循环,为了续航加电池,电池加完车重了;车重以后要更强的电机;电机变大,车辆又更重;车辆更重,又继续增加能耗。
现在一些新能源SUV(运动型多用途汽车)整备质量已经超过两吨,有些甚至更重。
消费者看到的是车更大、配置更多、动力更强,车企面对的却是一个越来越难解决的问题。
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动力继续提升可以,续航继续增加也可以,可车到底还能不能继续这么重下去?
这也是轴向磁通电机真正有吸引力的地方,目前大多数新能源汽车使用的还是传统径向磁通电机。
这种电机可以理解成滚筒洗衣机的结构,中间是一根转子,外面是一圈定子,通电以后产生磁场,推动转子不断旋转。
这种结构用了很多年,技术成熟,生产成本也比较低,所以一直是工业和汽车行业的主流。
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它的问题也很直接,想获得更大的动力,往往就要把电机做得更大、更重。
如果是一根固定在工厂里的机器,电机重几十公斤根本不是什么大问题,毕竟它不用自己背着重量到处跑,汽车却完全不同。
车上的每一公斤重量,最后都要靠电池里的电把它带着走,电机越重,车辆越重,能耗自然就越高,轴向磁通电机走的是另一条路。
传统电机更像一个圆筒,轴向磁通电机则更像一块被压扁的夹心饼,上下两层是转子,中间是定子,整个结构可以做得更薄。
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这种结构变化带来的最大好处,就是能在更小体积、更轻重量下输出更大的动力;简单来说,以前想让电机更有劲,常见办法是把电机做大。
轴向磁通电机的思路则是,在不明显增加体积和重量的情况下,把更高功率塞进更小的空间里,这对新能源车来说很重要。
在同等功率条件下,轴向磁通电机能够做到更小、更轻,对车企来说,少掉的不只是几十公斤重量,还有动力系统占用的空间。
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原来放大电机的位置,现在可以缩小,省下来的空间,可以给电池,可以给悬架,也可以留给乘员舱。
更关键的是,电机轻下来以后,整车本身需要克服的重量也下降了,即便电池容量不增加,车辆续航也有机会改善。
这就和现在一味增加电池形成了明显区别,以前想跑得更远,先想到的是多装电;以后如果电机效率和重量发生明显变化,思路就可能变成少浪费电。
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不过,很多人也会有一个疑问,轴向磁通电机听上去这么好,为什么不是早就普及了,问题一直卡在材料和散热上。
轴向磁通电机为了追求高功率密度,内部结构非常紧凑,定子和转子之间距离很近,空间越紧,电机高速运行时产生的热量就越难处理。
而新能源汽车在高速行驶、急加速或者长时间高负荷运行的时候,电机温度本来就会快速升高。
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温度一高,永磁材料就可能出现性能下降,严重的时候还会发生退磁,这对汽车来说是个很大的问题。
实验室里一台电机短时间跑出很高功率并不难,真正难的是装到汽车上以后跑几年,经历夏天暴晒、冬天低温、高速长途、频繁加速以后,性能还能不能保持稳定。
消费者不会接受一台新车刚买时动力很强,用几年以后电机性能明显下降。
所以轴向磁通电机过去真正难的,不是结构想不出来,而是怎么让它既小、又轻、又能长期耐高温,这次受到关注的突破,也正是在这里。
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盘毂动力与中国科学院宁波材料技术与工程研究所合作研发了高性能专用磁钢,主要目的之一,就是改善磁性材料在高温工作环境中的稳定性。
如果高温退磁问题能够进一步解决,轴向磁通电机才真正有机会从实验室和高端应用走向大规模量产。
不过,技术突破并不等于马上就能装到所有家用车上,现在轴向磁通电机还有一个很现实的问题,就是成本。
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传统径向磁通电机已经发展多年,产业链非常成熟,材料怎么选、线圈怎么绕、工厂怎么生产,都有成熟方案。
轴向磁通电机对材料、加工精度、装配和散热要求更高,制造难度也更大,对车企来说,不能只看技术好不好,还要看一辆车最终贵多少钱?
如果换一套新电机,车辆成本一下增加很多,消费者未必愿意为这部分技术买单。
所以更可能的情况是,这项技术可能先出现在高性能车型或者对重量特别敏感的车型上,等产量上来、工艺成熟以后,再慢慢下放到普通家用车。
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汽车行业过去很多技术都是这么走过来的,刚出现时价格高,只能出现在高端车型上;后来产量增加,供应链成熟,成本一点点下降,最后才进入普通车型。
轴向磁通电机接下来真正要看的,也不是实验室数据还能刷多高,而是能不能稳定量产,能不能把价格压下来,能不能装到几十万辆车上以后依然可靠?
如果这些问题能够解决,它对新能源汽车的影响会很大。
今天很多人买新能源车,第一句话就是问电池多大,70度、80度还是100度,好像电池越大,车就一定越好。
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但真正决定车辆能跑多远的,不只是装了多少电,还包括这辆车怎么用这些电?
同样一块80度电池,一辆车因为车重高、电机效率一般,高速上可能掉电很快;另一辆车如果动力系统更轻、效率更高,同样的电就可能跑得更远。
这才是新能源汽车接下来真正值得看的变化,过去几年,行业竞争主要集中在电池容量、充电速度和续航数字上。
等这些技术逐渐接近瓶颈以后,车企自然要从其他地方继续挖空间。
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少几十公斤重量,少一点能量损耗,把电机体积做小一些,这些变化看起来没有增加多少电池,却可能直接反映在真实续航、加速表现和整车空间上。
现在新能源汽车越来越大、越来越重,已经成了一个很现实的问题,如果以后想继续提升动力和续航,难道还要继续往车底塞更多电池?
当一辆新能源车已经超过两吨,甚至接近三吨以后,这条路还能走多远;轴向磁通电机真正值得关注的地方,就在于它开始从电机本身给这个问题提供另一种答案。
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