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(shù)實力將愿景變?yōu)楝F(xiàn)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(shù)開發(fā)。而以豐田一貫的產(chǎn)品理念，其未來推出的車型同樣值得信賴。
豐田作為全球最大的車企之一，近年來每年都能售出上千萬臺汽車。在高收益的背后，豐田深知它們理應(yīng)承擔(dān)更多的社會責(zé)任、對環(huán)境保護做出自己的貢獻。為此，豐田提出了努力在2050年達成旗下全部車型零排放的目標(biāo)。為實現(xiàn)這個實在不算小的目標(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。那除了混動車之外，豐田還需要怎樣的技術(shù)才能實現(xiàn)目標(biāo)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(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)生的二氧化碳則無法避免。統(tǒng)計數(shù)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(yīng)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(jù)豐田的調(diào)查統(tǒng)計，純內(nèi)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(xiàn)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(xiàn)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(xiàn)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(chǎn)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(jì)80年代就已經(jīng)推出了名為EV-10到EV-40系列的小型純電動車。
上世紀(jì)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(chǎn)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(shù)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。
RAV4EV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)年是絕對的領(lǐng)先。在RAV4 EV上，我們還能看到電子空調(diào)、電動剎車泵和電動轉(zhuǎn)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(yīng)用。
豐田于1997年推出第一代普銳斯，采用開創(chuàng)性的THS混動技術(shù)
豐田電動化底層技術(shù)積累
隨后，豐田把研發(fā)重點放在了技術(shù)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(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。
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(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(tǒng)功率從30kW翻倍達到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，第一代電機的繞組采用圓柱形銅絲，而到了第四代則改進為方形繞組，就是因為方形比圓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，所以從這個細節(jié)我們就能看出，簡單的體積優(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，降低價格門檻是推廣電動車的最根本途徑。電機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)動機右側(cè)，幾乎占據(jù)了半個發(fā)動機艙的空間，而且不得不為它專門設(shè)計托架。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)上堅持20年，并且開發(fā)出前后四代電動化系統(tǒng)，這樣的技術(shù)積累不是競爭對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的電動化道路上，始終堅持品牌的基調(diào)——高效、可靠、有保障。
未來并不遙遠，豐田的電動化之路
iQEV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(dāng)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(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，并通電機驅(qū)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(xiàn)續(xù)航，大大縮短了每次“進站”的時間，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(guān)的配套服務(wù)，這關(guān)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(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(dāng)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(jù)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(xiàn)地研發(fā)的，其主要核心零部件都實現(xiàn)了高度國產(chǎn)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。
普銳斯插電混動版
2020年，由豐田自主研發(fā)的EV車型將導(dǎo)入國內(nèi)。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(yù)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(jīng)的燃油車型也都將采用電動化技術(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)自然不會止步在Mirai一款車型。到2020年，氫燃料技術(shù)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(nèi)進行測試，預(yù)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(biāo)——零排放將在旗下EV、FCV、HV、PHEV各類新能源車型的支持下實現(xiàn)。
寫在最后
從豐田對新能源車的大力推廣中我們不難看出這是一家具備社會責(zé)任感的企業(yè)，在20年的電動化道路上，它不但敢于提出愿景，更可貴的是豐田還有技術(shù)實力將愿景變?yōu)楝F(xiàn)實。而以豐田一貫的產(chǎn)品理念來看，其未來推出的車型將同樣值得信賴，讓我們拭目以待。
來源：新浪汽車
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