电机功率密度刷新世界纪录,奔驰又在偷摸搞黑科技

图片


一辆电动汽车的电机最重要的技术是什么?其实是功率密度。


意思是说:一个更小的机身,是否可以爆发更大的功率。这样有很多好处,第一个,大功率本身就是一种技术领先的表现,同样的线圈下可以实现更大的能量。第二个,同功率下体积更小,这样意味着在设计汽车的时候,电机娇小给汽车设计预留出了更多的空间,你可以更好地设计它的造型,提升内部表现。甚至是在很多小型体积下的汽车里实现狂暴的表现,比如Formula E。


最近,有一家车企的电机打破了世界纪录——YASA,一家来自英国的电机制造商。熟悉这个名字的朋友们都知道,这是一家专注于轴向磁通电机技术的创新企业,2021年,它被一家德国车企悄悄收购。


这笔收购当时并未引起太多关注。后来,我参与了几次奔驰的技术沟通会,奔驰在展示电动化技术的时候其实多次提到了这个YASA电机。


也就是说:当下,这次电机功率密度的世界记录再次由汽车发明者梅赛德斯奔驰引领了。



59千瓦/公斤,这个数字怎么理解?


就在今年10月,YASA对一款原型电机进行了测试。这台电机重量仅为12.7公斤,但它在测功机上爆发出的数据却让人瞠目结舌:短期峰值功率高达750千瓦,换算过来超过1000马力,功率密度达到惊人的59千瓦/公斤。


图片


这个数字意味着什么?


目前市面上主流的市售的高性能电动车,能做到10左右的功率密度已经是佼佼者。当然,市售和实验室之间稍微有一点点区别,但这也足以振奋人心了。


这不是简单的数字游戏,而是一次质的飞跃。


这不仅仅是峰值功率的短暂爆发。YASA预测,这款电机的持续输出功率将达到350-400千瓦(469-536马力)。要知道,保时捷911 Turbo S的发动机持续输出也不过如此,但YASA的电机重量还不到它的十分之一。电机改变世界。


其实,这已经是YASA今年第二次刷新世界纪录了。


今年夏天,他们曾用一台13.1公斤的原型机实现了550千瓦(738马力)的输出,功率密度达到42千瓦/公斤。当时这个数字已经足够惊艳,但YASA的工程师们显然不满足于此。


短短几个月后,通过进一步的轻量化设计和优化,他们将电机重量削减到12.7公斤,同时功率提升到750千瓦。功率密度从42千瓦/公斤跃升至59千瓦/公斤,提升幅度达到40%。这种进步速度,在传统汽车工业中几乎是不可想象的。


YASA创始人兼首席技术官蒂姆·伍尔默难掩兴奋:“这并非模拟或是纸上谈兵——它此刻正在台架上运行,产生的是真实数据。”



轴向磁通,一场技术路线的革命


要理解YASA为何能取得如此突破,就必须了解轴向磁通技术的独特之处。


传统的径向磁通电机,就像一个圆柱形罐头,转子和定子呈同心圆排列,磁力线从中心向外辐射。这种结构在过去一百多年里被广泛应用,技术成熟但潜力有限。


而轴向磁通电机则完全不同,它采用扁平的碟形结构,转子和定子面对面排列,磁力线沿着轴向穿过。这种布局带来了巨大的优势:在相同体积和重量下,轴向磁通电机拥有更大的有效电磁面积,能够产生更强的扭矩和功率。


图片


打个比方,径向磁通电机就像用一根长棍子撬动重物,而轴向磁通电机则像用一个宽大的杠杆。后者的力臂更长,自然能撬动更重的东西。


除了结构优势,YASA在热管理和封装技术上也下了苦功夫。功率密度的提升必然伴随着热量的激增,如何在如此小巧的体积内有效散热,是工程上的巨大挑战。YASA显然找到了解决方案,其新技术主管西蒙·奥德林透露:“电机在测功机上的表现甚至超越了我们最乐观的模拟预测。”


在电机领域,想要提升性能其实有个「简单粗暴」的办法——使用稀土永磁材料、高导电率铜线、特殊合金等昂贵材料。但这种做法往往意味着成本飙升,难以大规模量产。


YASA的厉害之处在于,他们的突破完全基于工程创新,而非材料堆砌。伍尔默特别强调:“我们没有使用任何特殊材料,整个设计都是可扩展的,采用的都是成熟的制造工艺。”


这意味着:这项技术不会永远停留在实验室里,而是有机会快速转化为量产产品。



奔驰「闷声搞事儿」的哲学


说起奔驰,很多人想到的是豪华、舒适、品质。但实际上,这家百年车企还有另一个不太为人知的特质——喜欢在实验室里偷偷搞事情。


回顾历史,奔驰总是能在关键时刻拿出颠覆性技术。1936年,奔驰推出了世界上第一款柴油乘用车260D;1978年,他们率先将ABS防抱死系统应用于量产车;1995年,ESP电子稳定程序诞生于奔驰实验室;近年来,魔术车身控制系统也首次刷新了人们对底盘技术的认知。


这些技术在推出时都堪称「黑科技」,但奔驰从不提前大肆宣传,而是等到技术成熟、能够量产时才低调推出。这种「闷声搞事儿」的作风,与当下很多车企喜欢发概念车、画大饼的做法形成了鲜明对比。


2021年收购YASA,同样遵循了这个逻辑。当时这笔交易并未引起太多关注,外界只知道奔驰买了一家英国电机公司,具体要做什么、技术有多先进,都不得而知。直到今天,奔驰的YASA接连刷新世界纪录。


图片


奔驰明确表示,将把YASA的轴向磁通电机应用于即将推出的AMG车型上


对于普通电动车而言,更小的电机意味着更大的乘员舱空间,或者说可以塞进更多电池以提升续航。对于像Smart这样的小型车,高功率密度电机能让它们在保持娇小身材的同时,拥有超越自身级别的加速性能。


这里也可以插播一个案例:全新的奔驰CLA L即将在下个月初正式上市,它可以类比是奔驰的Model 3」。经过多方的试驾验证,能耗表现非常优越:凭借总容量89千瓦时电池,CLTC工况续航高达866公里,综合能耗低至10.9千瓦时——很多试驾者在高速上极限测试,也可以跑到13千瓦时左右的能效表现。这和电机的能效设计同样分不开。


目前,YASA的工程团队正在进行延长测试周期的验证工作,确保电机在各种工况下都能稳定可靠地工作。从实验室到量产,还需要经历严苛的测试和优化,但从YASA团队的信心来看,这个过程不会太久。


特斯拉Model S证明了电动车可以很快;保时捷Taycan证明了电动车可以很运动;而奔驰,则用YASA的轴向磁通电机证明了——电动世界的技术边界,还远未到达。他们还一直在奔驰。