丰田汽车20年电动史,带给我们哪些启示?

来源:车云网

发表于: 2018.09.11
   

在20年的电动化道路上,丰田不但敢于提出愿景,更可贵的是丰田还有技术实力将愿景变为现实。极少有汽车厂商能像丰田一样坚持20年电动化底层技术开发。近期,丰田提出了努力在2050年达成旗下全部车型零排放的目标。为实现这个实在不算小的目标,我们看到了丰田在大规模推广HEV混动车上的努力:普锐斯早已在世界范围内成为环保的代名词。那除了混动车之外,丰田还需要怎样的技术才能实现目标呢?

丰田对低碳排放的思考与尝试

在说车之前,我们得先了解一下为什么要大力推广混动车和电动车。众所周知,汽车是依赖化石燃料燃烧提供动力的,而化石燃料燃烧会产生大量废气。其中像一氧化氮、硫化物和颗粒物等污染物在经过汽车的三元催化、EGR废气循环等装置后已经基本得到控制,但燃烧产生的二氧化碳则无法避免。统计数字显示,交通的碳排放量占世界各国总排放量的23%,如果减少汽车的碳排放—也就是减少化石燃料的消耗,就能够有效减少碳排放总量,延缓温室效应等环境恶化。换句话说,汽车越省油、对环境的益处就越大。

根据丰田的调查统计,纯内燃机车型在整个生命周期中的二氧化碳排放量是最高的,主要表现在车辆行驶过程。相对而言,EV和FCEV车型在行驶中的二氧化碳排放为零,主要排放反而表现在车辆制造过程。因此,对于丰田来讲,减少电动汽车固有零部件和材料制造时的二氧化碳排放,是实现电动汽车高度环保的必要途径。

如果不计入发电和生产环节、单论自身的话,排放完全为零,对环境的贡献就可想而知,这也是为什么目前各大车企都致力于车辆的电动化。丰田其实是电动化研发起步非常早的企业之一,早在上世纪80年代就已经推出了名为EV-10到EV-40系列的小型纯电动车。

丰田汽车20年电动史,带给我们哪些启示?

上世纪80年代的电机和电池水平极大的限制了电动车的性能,因此电动车能够量产并大规模使用的机会几乎为零,像EV-30这样的微型代步小车是唯一解。随着技术的进步,丰田在1997年,也就是初代普锐斯问世的同年推出了纯电动的RAV4 EV。

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RAV4 EV和普锐斯是丰田十几年电气化研究的成果,尤其是镍氢电池组的量产,在当年是绝对的领先。在RAV4 EV上,我们还能看到电子空调、电动刹车泵和电动转向助力,这些都是具有绝对前瞻性的装备,至今仍在大量的纯电动车上有所应用。

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丰田电动化底层技术积累

随后,丰田把研发重点放在了技术更成熟、消费者接受程度更高的HEV混合动力车上,但这并不意味着丰田放弃了纯电动车,HEV混动车给丰田带来了丰厚的电池、电机、电控这三电系统的研发基础。

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丰田在三电系统的研发上秉承小型化、轻量化、集成化的理念,目的是提升整套系统的效率。

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在电池方面,丰田的第一代电池模块只是将1号干电池规格的镍氢模块串联到一起,电池包的体积比较臃肿。而到了第一代后期,丰田就放弃了低效的柱状镍氢电池,转向能量密度更高的方形电池封装形式。到了第四代的电池包,其体积已经大大缩减。丰田经过多次技术迭代,采用镍氢+锂离子电池组合的方式,从而兼顾高能量密度和高可靠性两个电池的重要指标。第四代电池的体积比第一代缩小了76%,能量密度也大大提升。

丰田汽车20年电动史,带给我们哪些启示?

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在电机方面,丰田从第一代的5.1L体积缩小到第四代2.7L,同时系统功率从30kW翻倍达到60kW,最大转速也提升至17000rpm。从照片中水平的直观参照中也能看出第四代与第一代电机转子、定子之间巨大的体积差异。

未来并不遥远,丰田的电动化之路

iQ EV是丰田近年来在纯电动车上的一次试水(2013年发布),可能一部分人认为续航比起RAV4 EV是一种下降,但其实iQ EV的电池容量比前者少了一半,而续航则能达到前者的56%,效率上有不小的提升。当然,丰田的电动化之路远不止于此。

除了充电,丰田又在新能源汽车领域探索到了一种新的可能性–氢燃料电池车。这种“黑科技”可以在车内让氢气在催化剂的作用下与氧气反应产生电能,并通电机驱动车辆。相比于纯电动车,它的优势在于无需充电、只用加氢气的方式实现续航,大大缩短了每次“进站”的时间,相当于用氢燃料代替了化石燃料。由于氢氧反应后排放的气体仅为纯净水,因此实现了零污染。Mirai作为全球首款大规模量产的氢燃料电池车之一,体现了丰田在新能源领域雄厚的技术实力。

丰田汽车20年电动史,带给我们哪些启示?

每种新兴的交通工具推广都是一项革命,因为这不仅涉及到车辆本身的性能,还有与车相关的配套服务,这关系到新用户的用车是否便利。对于氢燃料电池车来说,刨除本身车辆的成本,作为燃料的氢气在制造、运输、储存、加注等各环节都是巨大的挑战:如何保证安全、低成本和高效,这都是亟待解决的难题。在推广氢燃料电池车方面,丰田不但需要勇气、更需要长期的战略规划和统筹各行各业的能力,甚至已经超出了车企本身的范畴。

中国作为全球最大的新能源车市场,丰田自然不容忽视,将从2019年开始陆续在华推出大量PHEV和EV车型,首当其冲的就是卡罗拉/雷凌的插电混动。

丰田汽车20年电动史,带给我们哪些启示?

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卡罗拉、雷凌外插充电式混合动力版车型是根据中国道路的驾驶环境,切实针对中国消费者的需求进行现地研发的,其主要核心零部件都实现了高度国产化。正因如此,新车在明年初上市时,即可享受国家的新能源补贴和免征购置税的优惠政策,使其性价比尤为突出。

2020年,由丰田自主研发的EV车型将导入国内。丰田和雷克萨斯两个品牌将同步在全球范围普及电动化车型。并在2020年代前半期,推出10种以上电动化车型,主要以高级车、中小型家用车、个人出行(摩托)、短途行驶车辆为主,有乘用、商用等多种用途,包含了预计在2025年推出的普锐斯电动版和Mirai电动版;同时,皇冠、卡罗拉这些曾经的燃油车型也都将采用电动化技术。

丰田领先的氢燃料电池技术自然不会止步在Mirai一款车型。到2020年,氢燃料技术将用于长途大巴、大型货车、公共汽车等大型商用车辆。同时,氢燃料电池车Mirai也正在国内进行测试,预计离我们的生活也并不会太过遥远。到2030年,丰田的新能源车销量计划为550万台,将占丰田总销量的50%,其中有10%将会是氢燃料电池车型。最终到2050年,丰田的终极目标——零排放将在旗下EV、FCV、HV、PHEV各类新能源车型的支持下实现。

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