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豐田汽車20年電動史,帶給我們哪些啟示?
來源:新浪汽車   編輯:翟東  2018-09-11 13:38:07 字號   打印  收藏

在20年的電動化道路上,豐田不但敢于提出愿景,更可貴的是豐田還有技術實力將愿景變?yōu)楝F實。極少有汽車廠商能像豐田一樣堅持20年電動化底層技術開發(fā)。近期,豐田提出了努力在2050年達成旗下全部車型零排放的目標。為實現這個實在不算小的目標,我們看到了豐田在大規(guī)模推廣HEV混動車上的努力:普銳斯早已在世界范圍內成為環(huán)保的代名詞。那除了混動車之外,豐田還需要怎樣的技術才能實現目標呢?

豐田對低碳排放的思考與嘗試

在說車之前,我們得先了解一下為什么要大力推廣混動車和電動車。眾所周知,汽車是依賴化石燃料燃燒提供動力的,而化石燃料燃燒會產生大量廢氣。其中像一氧化氮、硫化物和顆粒物等污染物在經過汽車的三元催化、EGR廢氣循環(huán)等裝置后已經基本得到控制,但燃燒產生的二氧化碳則無法避免。統計數字顯示,交通的碳排放量占世界各國總排放量的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,延緩溫室效應等環(huán)境惡化。換句話說,汽車越省油、對環(huán)境的益處就越大。

根據豐田的調查統計,純內燃機車型在整個生命周期中的二氧化碳排放量是最高的,主要表現在車輛行駛過程。相對而言,EV和FCEV車型在行駛中的二氧化碳排放為零,主要排放反而表現在車輛制造過程。因此,對于豐田來講,減少電動汽車固有零部件和材料制造時的二氧化碳排放,是實現電動汽車高度環(huán)保的必要途徑。

如果不計入發(fā)電和生產環(huán)節(jié)、單論自身的話,排放完全為零,對環(huán)境的貢獻就可想而知,這也是為什么目前各大車企都致力于車輛的電動化。豐田其實是電動化研發(fā)起步非常早的企業(yè)之一,早在上世紀80年代就已經推出了名為EV-10到EV-40系列的小型純電動車。

上世紀80年代的電機和電池水平極大的限制了電動車的性能,因此電動車能夠量產并大規(guī)模使用的機會幾乎為零,像EV-30這樣的微型代步小車是唯一解。隨著技術的進步,豐田在1997年,也就是初代普銳斯問世的同年推出了純電動的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,在當年是絕對的領先。在RAV4 EV上,我們還能看到電子空調、電動剎車泵和電動轉向助力,這些都是具有絕對前瞻性的裝備,至今仍在大量的純電動車上有所應用。

豐田電動化底層技術積累

隨后,豐田把研發(fā)重點放在了技術更成熟、消費者接受程度更高的HEV混合動力車上,但這并不意味著豐田放棄了純電動車,HEV混動車給豐田帶來了豐厚的電池、電機、電控這三電系統的研發(fā)基礎。

豐田在三電系統的研發(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的效率。

在電池方面,豐田的第一代電池模塊只是將1號干電池規(guī)格的鎳氫模塊串聯到一起,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,其體積已經大大縮減。豐田經過多次技術迭代,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電池的重要指標。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。

在電機方面,豐田從第一代的5.1L體積縮小到第四代2.7L,同時系統功率從30kW翻倍達到60kW,最大轉速也提升至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轉子、定子之間巨大的體積差異。

未來并不遙遠,豐田的電動化之路

iQ EV是豐田近年來在純電動車上的一次試水(2013年發(fā)布),可能一部分人認為續(xù)航比起RAV4 EV是一種下降,但其實iQ EV的電池容量比前者少了一半,而續(xù)航則能達到前者的56%,效率上有不小的提升。當然,豐田的電動化之路遠不止于此。

除了充電,豐田又在新能源汽車領域探索到了一種新的可能性--氫燃料電池車。這種“黑科技”可以在車內讓氫氣在催化劑的作用下與氧氣反應產生電能,并通電機驅動車輛。相比于純電動車,它的優(yōu)勢在于無需充電、只用加氫氣的方式實現續(xù)航,大大縮短了每次“進站”的時間,相當于用氫燃料代替了化石燃料。由于氫氧反應后排放的氣體僅為純凈水,因此實現了零污染。Mirai作為全球首款大規(guī)模量產的氫燃料電池車之一,體現了豐田在新能源領域雄厚的技術實力。

每種新興的交通工具推廣都是一項革命,因為這不僅涉及到車輛本身的性能,還有與車相關的配套服務,這關系到新用戶的用車是否便利。對于氫燃料電池車來說,刨除本身車輛的成本,作為燃料的氫氣在制造、運輸、儲存、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、更需要長期的戰(zhàn)略規(guī)劃和統籌各行各業(yè)的能力,甚至已經超出了車企本身的范疇。

中國作為全球最大的新能源車市場,豐田自然不容忽視,將從2019年開始陸續(xù)在華推出大量PHEV和EV車型,首當其沖的就是卡羅拉/雷凌的插電混動。

卡羅拉、雷凌外插充電式混合動力版車型是根據中國道路的駕駛環(huán)境,切實針對中國消費者的需求進行現地研發(fā)的,其主要核心零部件都實現了高度國產化。正因如此,新車在明年初上市時,即可享受國家的新能源補貼和免征購置稅的優(yōu)惠政策,使其性價比尤為突出。

2020年,由豐田自主研發(fā)的EV車型將導入國內。豐田和雷克薩斯兩個品牌將同步在全球范圍普及電動化車型。并在2020年代前半期,推出10種以上電動化車型,主要以高級車、中小型家用車、個人出行(摩托)、短途行駛車輛為主,有乘用、商用等多種用途,包含了預計在2025年推出的普銳斯電動版和Mirai電動版;同時,皇冠、卡羅拉這些曾經的燃油車型也都將采用電動化技術。

豐田領先的氫燃料電池技術自然不會止步在Mirai一款車型。到2020年,氫燃料技術將用于長途大巴、大型貨車、公共汽車等大型商用車輛。同時,氫燃料電池車Mirai也正在國內進行測試,預計離我們的生活也并不會太過遙遠。到2030年,豐田的新能源車銷量計劃為550萬臺,將占豐田總銷量的50%,其中有10%將會是氫燃料電池車型。最終到2050年,豐田的終極目標——零排放將在旗下EV、FCV、HV、PHEV各類新能源車型的支持下實現。

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