丰田电动化不唯电动汽车四代混动技术积累是基石

2022-11-09      632 次浏览

与其说从燃油车向新能源汽车的转变,是源自对全球气候的考虑,不如准确地说是来自技术的不断升级和创新。从内燃机到电动化的转型过程中,技术才是核心。由此看,国内应声而起的各种新势力快马加鞭的造车模式不由得引人深省,同样,作为全球汽车巨头的丰田汽车在电动化领域的“慢”也值得让人一探究竟。


日前,在丰田电动化技术交流会上,丰田拿出了HEV(混动)车型电驱系统中最关键的3套系统——电池包、PCU动力控制单元和电动机,即我们常说的“三电”技术。丰田表示,正是经历了四代混动技术的积累,才有底气正式宣布全面电动化。


四代混动技术积累是基石


为了全面展示在“三电”方面的领先技术,丰田方面的工程师现场将组件拆分为更细小的电池电芯、PCU中的IGBT功率半导体模块和电机中的转子、定子等零件。丰田的HEV车型进化到第四代,上述零部件也同步更新了四代。当工程师将每一代产品罗列排开对比时,人们便能直观感受到丰田在HEV领域的深厚积累。


以电机为例,通过改进结构、提高磁阻转矩比例、减少稀土材料用量,实现了小型化、轻量化、低损耗化、低成本化。2015年诞生的第四代电机比1997年的第一代电机体积小了一半有余,从5.1L减小到2.2L,同时最大功率从30kW提升到53kW,稀土元素用量降低96%,大幅降低成本。电池包方面,从第一代圆柱形镍氢电池改良到第四代的方形锂电池,立方体电芯在打包成电池组时比圆柱形的体积利用率高得多。此外,在损耗、散热、电控和电池包在车内摆放位置上,丰田都在进行持续优化。丰田表示,掌握了这几项技术,再通过与发动机、充电设备、燃料电池、储氢罐等的组合搭配,就能制造出所有的电动化车辆。


回归到具体车型上,丰田第四代驱动电机功率密度是第一代的约4.2倍。但在第一代普锐斯之前,根本不存在这样的市场需求,自然也没有这样的现成产品,因此丰田只能自己开发。从第一代到第四代,普锐斯的驱动电机定子/转子组成的核心构件,体积从5.1升降至2.2升,功率从30千瓦升至53千瓦,最高转速从5600rpm升至17000rpm。第四代普锐斯锂离子电池包的体积比第一代缩小了67%,另一大核心部件,动力控制单元(PCU),从第一代到第四代功率密度也提升了1.5倍,与此同时,整个混合动力系统在性能大幅提升的情况下,成本也大幅降低。


从某种程度讲,汽车电动化并不存在什么高精尖的技术,难点在于如何同时实现这三项核心技术的高性能化、小型轻量化,以及低成本化。其实,这也是一切工程问题的难点,而工程问题只有在不断实践中才能不断积累经验,不断优化完善。截至今年4月,丰田混合动力车的累计销量已超过1200万辆,每一台HEV里都有电机、电池、电控,而且事实上混合动力车型上的三电系统,相比纯电动车技术更复杂。20多年的混动技术开发实践、1200万辆HEV实际销售,让丰田积累了行业里最丰富、最先进、最成熟的电动化技术和经验,也是丰田全面电动化的最大底气所在。


全面电动化不代表全面EV化


电动化无疑是汽车行业的未来,丰田从研发第一代普锐斯起,便认识到电动化技术是下一代车型的关键所在。但是,丰田也提出,电动化并不等于EV(纯电动)化,HEV(混动)、PHEV(插电混动)以及FCV(氢燃料电池车)都是汽车电动化的不同方向,而且可能还是比EV更重要的技术方向。从市场份额来看,事实确实如此。截止到2017年1月底,丰田混动累计销量突破1000万辆大关,到今年4月底,已经达到1200万辆。也就是说,在15个月里,丰田混动车型全球销量就达到了1200万辆。


在丰田看来,电动化本身不是目标,丰田的目标是到2050年全球销售的新车平均行驶过程中CO2排放量削减90%。为达此目标,丰田将以混合动力为基础,通过多样化的电动化汽车产品,推动电动化汽车的普及,这其中包括EV、PHEV,也包括FCV车型。


事实上,在丰田未来的电动化战略规划中,到2025年,传统发动机车型仍占相当大比重,大约和HEV、PHEV比例相当,而EV和FCV仅占很小比例;到2030年,EV和FCV合计占丰田市售车型的比例也仅为10%左右,占大头的是HEV和PHEV;到2050年,传统内燃机汽车比例将大幅降低,但是EV和FCV的占比依然有限,HEV和PHEV的份额会进一步扩大。


丰田表示,到2025年前后所有在售车型将设定电动化选项,不断扩大普锐斯、Mirai这种电动专用车的产品阵容,同时为所有车型设定电动化车型选择,届时,“只配备传统发动机的燃油发动机专用车型将变为零”。对此,丰田汽车(中国)投资有限公司执行副总经理董长征特别强调,燃油发动机专用车为零,不是不销售传统燃油车,而是不再开发只搭载内燃机的车型,届时丰田的所有车型都有电动化选项,比如卡罗拉既有燃油版、混动版,也有插混版和EV版,有的车型甚至只有电动化版本,比如普锐斯和Mirai。


关于FCV的发展,除了有2014年发售的Mirai轿车车型外,丰田还将面向SUV、高档车,以及巴士、卡车等商用车,扩充产品阵容。目前,Mirai已经在日本、美国和欧洲上市销售,并且已经开始在中国以及世界各地开展实证实验。去年10月,丰田在常熟的TMEC内建设加氢站,开始进行实证实验,此外,丰田还将推动电动零部件的国产化,推动电动化技术在中国的扎根。HEV类别,在油耗、成本、行驶性能方面进一步升级以往的丰田混合动力系统。


中国是丰田电动化战略要地


对于中国市场,丰田表示“中国市场正成为丰田电动化道路上的重要战略地区——甚至是最重要的。”丰田技术专家久保馨表示:“除了政策因素,丰田认为EV实际上是电动化非常重要的一个环节,研发出的产品将在全世界进行投放,但从时间、速度,包括优先度上来说,肯定要选择顾客最多且EV产品需求最大的中国优先来推广,因此从时间点上来说中国是优先的。中国是我们非常重视的一个市场,所以我们也非常努力、尽全力在针对中国市场要上的EV产品进行研发。”


“丰田将于2020年首先在中国正式引进自主研发的量产型EV,之后向全球推广丰田和雷克萨斯两个品牌的产品。然后,计划到21世纪20年代前半期在全球推出10多款EV。”这是丰田在此次电动化技术交流会上透露的信息。


今年丰田在中国的销量增长明显。数据显示,今年前7个月在华累计销量最高的日系企业是日产,销量为82.73万辆,同比上涨9.5%;丰田紧随其后,前7个月在华累计销量为80.74万辆,同比增长10.2%。但丰田增长势头强劲,7月在华累计销售新车12.74万辆,同比增长17%,创单月销量历史新高,前7个月已完成全年140万辆目标的57.67%。


一直秉承“年轮经营”的丰田,其实早已意识到树木不可能一日成才,只有通过多年积累,吸收足够养分,历经岁月洗礼,才能长成参天大树。在电动化方面,此前丰田难免给外界慢半拍的印象,但正是这种不愿赚快钱的理念,让丰田有了足够应对未来变化的底气。

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