? 在20年的電動(dòng)化道路上，豐田不但敢于提出愿景，更可貴的是豐田還有技術(shù)實(shí)力將愿景變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。極少有汽車廠商能像豐田一樣堅(jiān)持20年電動(dòng)化底層技術(shù)開(kāi)發(fā)。而以豐田一貫的產(chǎn)品理念，其未來(lái)推出的車型同樣值得信賴。
豐田作為全球最大的車企之一，近年來(lái)每年都能售出上千萬(wàn)臺(tái)汽車。在高收益的背后，豐田深知它們理應(yīng)承擔(dān)更多的社會(huì)責(zé)任、對(duì)環(huán)境保護(hù)做出自己的貢獻(xiàn)。為此，豐田提出了努力在2050年達(dá)成旗下全部車型零排放的目標(biāo)。為實(shí)現(xiàn)這個(gè)實(shí)在不算小的目標(biāo)，我們看到了豐田在大規(guī)模推廣HEV混動(dòng)車上的努力：普銳斯早已在世界范圍內(nèi)成為環(huán)保的代名詞。那除了混動(dòng)車之外，豐田還需要怎樣的技術(shù)才能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)呢？
豐田對(duì)低碳排放的思考與嘗試
在說(shuō)車之前，我們得先了解一下為什么要大力推廣混動(dòng)車和電動(dòng)車。眾所周知，汽車是依賴化石燃料燃燒提供動(dòng)力的，而化石燃料燃燒會(huì)產(chǎn)生大量廢氣。其中像一氧化氮、硫化物和顆粒物等污染物在經(jīng)過(guò)汽車的三元催化、EGR廢氣循環(huán)等裝置后已經(jīng)基本得到控制，但燃燒產(chǎn)生的二氧化碳則無(wú)法避免。統(tǒng)計(jì)數(shù)字顯示，交通的碳排放量占世界各國(guó)總排放量的23%，如果減少汽車的碳排放—也就是減少化石燃料的消耗，就能夠有效減少碳排放總量，延緩溫室效應(yīng)等環(huán)境惡化。換句話說(shuō)，汽車越省油、對(duì)環(huán)境的益處就越大。
根據(jù)豐田的調(diào)查統(tǒng)計(jì)，純內(nèi)燃機(jī)車型在整個(gè)生命周期中的二氧化碳排放量是最高的，主要表現(xiàn)在車輛行駛過(guò)程。相對(duì)而言，EV和FCEV車型在行駛中的二氧化碳排放為零，主要排放反而表現(xiàn)在車輛制造過(guò)程。因此，對(duì)于豐田來(lái)講，減少電動(dòng)汽車固有零部件和材料制造時(shí)的二氧化碳排放，是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車高度環(huán)保的必要途徑。
如果不計(jì)入發(fā)電和生產(chǎn)環(huán)節(jié)、單論自身的話，排放完全為零，對(duì)環(huán)境的貢獻(xiàn)就可想而知，這也是為什么目前各大車企都致力于車輛的電動(dòng)化。豐田其實(shí)是電動(dòng)化研發(fā)起步非常早的企業(yè)之一，早在上世紀(jì)80年代就已經(jīng)推出了名為EV-10到EV-40系列的小型純電動(dòng)車。
上世紀(jì)80年代的電機(jī)和電池水平極大的限制了電動(dòng)車的性能，因此電動(dòng)車能夠量產(chǎn)并大規(guī)模使用的機(jī)會(huì)幾乎為零，像EV-30這樣的微型代步小車是唯一解。隨著技術(shù)的進(jìn)步，豐田在1997年，也就是初代普銳斯問(wèn)世的同年推出了純電動(dòng)的RAV4 EV。
RAV4 EV和普銳斯是豐田十幾年電氣化研究的成果，尤其是鎳氫電池組的量產(chǎn)，在當(dāng)年是絕對(duì)的領(lǐng)先。在RAV4 EV上，我們還能看到電子空調(diào)、電動(dòng)剎車泵和電動(dòng)轉(zhuǎn)向助力，這些都是具有絕對(duì)前瞻性的裝備，至今仍在大量的純電動(dòng)車上有所應(yīng)用。
豐田于1997年推出第一代普銳斯，采用開(kāi)創(chuàng)性的THS混動(dòng)技術(shù)
豐田電動(dòng)化底層技術(shù)積累
隨后，豐田把研發(fā)重點(diǎn)放在了技術(shù)更成熟、消費(fèi)者接受程度更高的HEV混合動(dòng)力車上，但這并不意味著豐田放棄了純電動(dòng)車，HEV混動(dòng)車給豐田帶來(lái)了豐厚的電池、電機(jī)、電控這三電系統(tǒng)的研發(fā)基礎(chǔ)。
第四代普銳斯上的電池組，采用鎳氫+鋰離子電池組合
豐田在三電系統(tǒng)的研發(fā)上秉承小型化、輕量化、集成化的理念，目的是提升整套系統(tǒng)的效率。
在電池方面，豐田的第一代電池模塊只是將1號(hào)干電池規(guī)格的鎳氫模塊串聯(lián)到一起，電池包的體積比較臃腫。而到了第一代后期，豐田就放棄了低效的柱狀鎳氫電池，轉(zhuǎn)向能量密度更高的方形電池封裝形式。到了第四代的電池包，其體積已經(jīng)大大縮減。豐田經(jīng)過(guò)多次技術(shù)迭代，采用鎳氫+鋰離子電池組合的方式，從而兼顧高能量密度和高可靠性兩個(gè)電池的重要指標(biāo)。第四代電池的體積比第一代縮小了76%，能量密度也大大提升。
在電機(jī)方面，豐田從第一代的5.1L體積縮小到第四代2.7L，同時(shí)系統(tǒng)功率從30kW翻倍達(dá)到60kW，最大轉(zhuǎn)速也提升至17000rpm。從照片中水平的直觀參照中也能看出第四代與第一代電機(jī)轉(zhuǎn)子、定子之間巨大的體積差異。
體積的減小哪有那么容易？例如，第一代電機(jī)的繞組采用圓柱形銅絲，而到了第四代則改進(jìn)為方形繞組，就是因?yàn)榉叫伪葓A柱形能夠更好地填充繞組之間的空隙。方形繞組銅絲外表面的薄膜加工難度更高，所以從這個(gè)細(xì)節(jié)我們就能看出，簡(jiǎn)單的體積優(yōu)化背后，是豐田在底層技術(shù)研發(fā)上所做的巨大努力。
我們知道，降低價(jià)格門檻是推廣電動(dòng)車的最根本途徑。電機(jī)中物料成本非常高的部件當(dāng)屬釹鐵硼永磁體的用量。在電機(jī)方面，輸出轉(zhuǎn)矩由磁鐵轉(zhuǎn)矩和磁阻轉(zhuǎn)矩組成，降低磁鐵用量就會(huì)降低磁鐵轉(zhuǎn)矩，但優(yōu)化結(jié)構(gòu)便能大大提升磁阻轉(zhuǎn)矩。豐田一直在優(yōu)化鋼片內(nèi)的永磁體結(jié)構(gòu)，從第一代的單片形到第四代三片復(fù)合，優(yōu)化后的磁通量大大增加，最終第四代的磁鐵用量只有第一代的50%，很大程度上降低了電機(jī)的物料成本。
而在電控PCU方面，豐田的研發(fā)也是卓有成效。從圖片中可以看到，第一代PCU位于發(fā)動(dòng)機(jī)右側(cè)，幾乎占據(jù)了半個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)艙的空間，而且不得不為它專門設(shè)計(jì)托架。而到第四代，小型化后的PCU的體積僅為第一代的一半，可以直接搭載于驅(qū)動(dòng)橋上方，托架的體積和重量也得到控制。
集成化是PCU體積減小的重要原因。豐田在第四代開(kāi)創(chuàng)性地采用層疊結(jié)構(gòu)的IPM功率模塊，可以根據(jù)車型的定位增加或減少層疊數(shù)量，自由度更高，體積也比前三代的平面結(jié)構(gòu)大大優(yōu)化。另外，第四代的PCU針對(duì)功率半導(dǎo)體采用雙面冷卻系統(tǒng)，性能更加穩(wěn)定。
很少有汽車品牌能像豐田這樣在底層技術(shù)研發(fā)上堅(jiān)持20年，并且開(kāi)發(fā)出前后四代電動(dòng)化系統(tǒng)，這樣的技術(shù)積累不是競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手們一朝一夕便能擁有的。也正因如此，豐田才有勇氣在接下來(lái)的電動(dòng)化道路上，始終堅(jiān)持品牌的基調(diào)——高效、可靠、有保障。
未來(lái)并不遙遠(yuǎn)，豐田的電動(dòng)化之路
iQ EV是豐田近年來(lái)在純電動(dòng)車上的一次試水（2013年發(fā)布），可能一部分人認(rèn)為續(xù)航比起RAV4 EV是一種下降，但其實(shí)iQ EV的電池容量比前者少了一半，而續(xù)航則能達(dá)到前者的56%，效率上有不小的提升。當(dāng)然，豐田的電動(dòng)化之路遠(yuǎn)不止于此。
除了充電，豐田又在新能源汽車領(lǐng)域探索到了一種新的可能性--氫燃料電池車。這種“黑科技”可以在車內(nèi)讓氫氣在催化劑的作用下與氧氣反應(yīng)產(chǎn)生電能，并通電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輛。相比于純電動(dòng)車，它的優(yōu)勢(shì)在于無(wú)需充電、只用加氫氣的方式實(shí)現(xiàn)續(xù)航，大大縮短了每次“進(jìn)站”的時(shí)間，相當(dāng)于用氫燃料代替了化石燃料。由于氫氧反應(yīng)后排放的氣體僅為純凈水，因此實(shí)現(xiàn)了零污染。Mirai作為全球首款大規(guī)模量產(chǎn)的氫燃料電池車之一，體現(xiàn)了豐田在新能源領(lǐng)域雄厚的技術(shù)實(shí)力。
每種新興的交通工具推廣都是一項(xiàng)革命，因?yàn)檫@不僅涉及到車輛本身的性能，還有與車相關(guān)的配套服務(wù)，這關(guān)系到新用戶的用車是否便利。對(duì)于氫燃料電池車來(lái)說(shuō)，刨除本身車輛的成本，作為燃料的氫氣在制造、運(yùn)輸、儲(chǔ)存、加注等各環(huán)節(jié)都是巨大的挑戰(zhàn)：如何保證安全、低成本和高效，這都是亟待解決的難題。在推廣氫燃料電池車方面，豐田不但需要勇氣、更需要長(zhǎng)期的戰(zhàn)略規(guī)劃和統(tǒng)籌各行各業(yè)的能力，甚至已經(jīng)超出了車企本身的范疇。
中國(guó)作為全球最大的新能源車市場(chǎng)，豐田自然不容忽視，將從2019年開(kāi)始陸續(xù)在華推出大量PHEV和EV車型，首當(dāng)其沖的就是卡羅拉/雷凌的插電混動(dòng)。
卡羅拉、雷凌外插充電式混合動(dòng)力版車型是根據(jù)中國(guó)道路的駕駛環(huán)境，切實(shí)針對(duì)中國(guó)消費(fèi)者的需求進(jìn)行現(xiàn)地研發(fā)的，其主要核心零部件都實(shí)現(xiàn)了高度國(guó)產(chǎn)化。正因如此，新車在明年初上市時(shí)，即可享受國(guó)家的新能源補(bǔ)貼和免征購(gòu)置稅的優(yōu)惠政策，使其性價(jià)比尤為突出。
普銳斯插電混動(dòng)版
2020年，由豐田自主研發(fā)的EV車型將導(dǎo)入國(guó)內(nèi)。豐田和雷克薩斯兩個(gè)品牌將同步在全球范圍普及電動(dòng)化車型。并在2020年代前半期，推出10種以上電動(dòng)化車型，主要以高級(jí)車、中小型家用車、個(gè)人出行（摩托）、短途行駛車輛為主，有乘用、商用等多種用途，包含了預(yù)計(jì)在2025年推出的普銳斯電動(dòng)版和Mirai電動(dòng)版；同時(shí)，皇冠、卡羅拉這些曾經(jīng)的燃油車型也都將采用電動(dòng)化技術(shù)。
豐田氫燃料電池概念車FINE-Comfort Ride
豐田領(lǐng)先的氫燃料電池技術(shù)自然不會(huì)止步在Mirai一款車型。到2020年，氫燃料技術(shù)將用于長(zhǎng)途大巴、大型貨車、公共汽車等大型商用車輛。同時(shí)，氫燃料電池車Mirai也正在國(guó)內(nèi)進(jìn)行測(cè)試，預(yù)計(jì)離我們的生活也并不會(huì)太過(guò)遙遠(yuǎn)。到2030年，豐田的新能源車銷量計(jì)劃為550萬(wàn)臺(tái)，將占豐田總銷量的50%，其中有10%將會(huì)是氫燃料電池車型。最終到2050年，豐田的終極目標(biāo)——零排放將在旗下EV、FCV、HV、PHEV各類新能源車型的支持下實(shí)現(xiàn)。
寫在最后
從豐田對(duì)新能源車的大力推廣中我們不難看出這是一家具備社會(huì)責(zé)任感的企業(yè)，在20年的電動(dòng)化道路上，它不但敢于提出愿景，更可貴的是豐田還有技術(shù)實(shí)力將愿景變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)。而以豐田一貫的產(chǎn)品理念來(lái)看，其未來(lái)推出的車型將同樣值得信賴，讓我們拭目以待。
