特斯拉Cybercab被曝采用零稀土电机,成本与供应链布局引发关注

一个电动车是否使用稀土就会影响它的动力、能耗以及续航情况呢?马斯克给出的答案是Cybercab全新驱动电机实现了零稀土金属的使用,并且整车续航也没有缩水。

特斯拉Cybercab被曝采用零稀土电机,成本与供应链布局引发关注-有驾

这条消息之所以引起关注,一方面是因为材料被更换了,另一方面它同时指向了生产效率、芯片用量以及供应链的安全。按照公开说法,特斯拉的新电驱单元最快10秒就可以完成一台。

问题随之而来的是这是一次普通的电机升级还是一种试图摆脱稀土供应链约束的主动换道呢?

过去很多时间里高性能新能源汽车电机几乎都离不开稀土。钕、镝、铽等材料可以给电机提供更好的磁性能,使车辆有充沛的动力和较低的能量消耗,永磁同步电机一般会成为重要的选择。

但是稀土并不缺乏代价。资源分布、精炼能力、磁材加工以及出口政策都会影响到车企的生产计划安排。

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全球各个车企在采购高性能永磁体时都十分看重其对供应链的影响。特斯拉此次的变化主要体现在材料上。

据海外数码汽车博主曝光的参数,Cybercab搭载的新型无稀土驱动单元,单台不再使用稀土金属。作为对比,过去Model Y单台电机的稀土用量接近500克,如今这一数字被降到了0克。

不等于车辆可以完全避开所有的关键材料,“但是将电机性能支持点从稀土永磁体转为结构设计、复合材料、热管理”。

生产方式也发生变化。传统高性能电机需要经过装配、调试和检测等几个环节来完成一个产品,一个产品可能需要几十分钟甚至更长时间。特斯拉新自动化产线把量产节拍缩短到10秒一台,如果相关数据最终能够稳定复制,那么产能提升会很明显。

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产线占地面积同样被压缩了约50%。在相同厂房条件下企业可以布置更多的生产设备,也可以减少土地、厂房和物流组织上的压力。

逆变器的另一个变化就是使用了新的碳化硅芯片,使它的用量减少了75%,从而降低了对高端功率半导体的依赖,并且有助于控制制造成本和提高良品率。

按照曝光信息,单台驱动单元生产成本约下降1000美元。对于单车而言,这不是一个可以忽略的数字;如果Cybercab未来形成较大规模,则其成本优势会进一步影响售价、利润以及自动驾驶出租车的运营账目。

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特斯拉并非只是换了种便宜磁材而已。

普通铁氧体磁性能一般比钕铁硼弱,在高温下更容易出现退磁现象。

只有进行材料更换的情况下,电机才有可能产生重量增加、效率降低或者续航减少的情况。

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特斯拉的方案被分成三部分来阐述。

第一是重新设计转子铁芯和磁路,通过加强磁阻扭矩的方式使电机更多依靠铁芯结构完成输出;第二是使用纳米级复合磁性材料弥补无稀土磁材性能上的不足;第三是在发卡式定子上采用强化散热系统提高铜填充率的同时尽量降低高温造成的退磁场风险。说得直白一些,过去依靠更强的永磁材料获得性能,现在则尝试用电机结构、材料组合和散热能力共同补上这一缺口。它所考验的是整套工程系统是否能够协同工作。回望特斯拉过去的18年里关于电机的道路选择,并不是一时的转变所造成的。

早期Roadster、Model S、Model X使用的是交流感应电机,并不采用稀土来制造它们的转子部分,但是高速能耗较大造成续航里程受到限制。2017年之后,Model 3和Model Y逐步使用永磁同步电机,可以达到97%以上的能效水平,因此解决了续航问题的同时也加大了对稀土以及高性能磁材的需求。

特斯拉在2023年投资者大会上宣布下一代电机零稀土。但是外界并不完全相信它只是对市场的宣传。Cybercab现在已经进入量产落地阶段,至少说明这项技术已经不再是概念展示的层面了。

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但是把这件事完全当成“特斯拉只为技术而战”是不够全面的。中国在稀土产业链上具有明显的优势地位。

原文所指数据表明,我国拥有全球90%以上的稀土精炼产能和高端钕铁硼磁体产能,从采矿、分离、精炼到磁材加工均形成完整的产业链条。此前国内对于重稀土及高端磁材实行出口管控,也给海外高端制造、机器人、智能设备以及新能源汽车供应链带来压力。

绕开稀土可以降低资源供应和政策变化带来的不确定性。相较于在海外找矿重启矿山建设精炼工厂等,技术路线切换的周期可能更短,长期成本也可以掌控在自己手中。

特斯拉处境特殊。上海超级工厂是其全球重要的产能和利润中心,中国市场也不能轻易放弃;但是美国本土供应链审查以及相关的限制不断增多,Cybercab作为承载未来万亿估值预期的自动驾驶出租车项目,并不适合把核心零部件命脉绑定在一个单一的供应链上。

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因此无稀土电机也可以说是双线布局,在美国市场强调供应链自主,在中国继续保留本地生产、市场和合作空间。它并不是立刻与中国供应链完全切割,而是通过技术创新降低某些关键环节的依赖程度。

这场变化不但是特斯拉的胜负,也是其他人的胜负。比亚迪、汇川技术、卧龙电驱等国内企业已经就无稀土电机、新型磁材以及磁阻电机的方向展开技术储备工作。未来新能源汽车的竞争将不再只看谁拥有更多的稀土资源,而要看谁能把材料、结构、芯片和制造工艺整合得更好。

因此Cybercab零稀土电机即使最终还需要更多的量产数据来证明其有效性,但是它释放出来的信号已经很明确地指向电驱系统正由传统的“依靠资源堆性能”的方式转向了以工程能力换性能的方式来完成任务。

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你觉得新能源汽车下一轮真正的技术竞争,会先发生在电池、电机上,还是稀土替代材料上?

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