實力決定地位 豐田電動化技術(shù)解析

在今年的上海車展上，豐田量產(chǎn)純電動車C－HR EV和奕澤IZOA EV首次面向全球市場公開亮相，此外全新RAV4 榮放TNGA 混合動力版、ALPHARD 埃爾法 雙擎、VELLFIRE 威爾法 雙擎等眾多混合動力新車也一同發(fā)布。這些新能源車型，不僅豐富了豐田現(xiàn)有的產(chǎn)品陣容，更展示了豐田在電動化技術(shù)方面的造詣。

汽車圈流行著這樣一句話：“世界上只有兩種混動，一種是豐田，另一種是其它?！弊阋娯S田混合動力技術(shù)在行業(yè)內(nèi)的地位。人們已經(jīng)習(xí)慣將豐田和混合動力劃等號，但實際上，豐田在電動化領(lǐng)域已經(jīng)深耕二十余年，其技術(shù)范疇也不僅僅局限于HEV混合動力一種。前不久，豐田宣布開放23，740項汽車電動化技術(shù)專利，涉及油電混合動力（HEV）、外插充電式混合動力（PHEV）、純電動（EV）、燃料電池（FCEV）等多種電動化核心技術(shù)。豐田此舉有助于促進(jìn)全球電動化車型的研發(fā)。那么，豐田對于自己的專利技術(shù)為何如此自信？豐田的電動化技術(shù)又有何獨到之處？下面將為您詳細(xì)解析豐田的電動化技術(shù)。

20多年潛心研發(fā)，積累深厚技術(shù)

與大多數(shù)車企從燃油車一步跳躍至電動車不同，豐田并沒有隨波逐流，而是按照自己的技術(shù)路線和市場環(huán)境的變化進(jìn)行更科學(xué)的研發(fā)。豐田電動化研發(fā)起步非常早，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。

不過，上世紀(jì)80年代的電機和電池水平極大地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。于是，豐田把研發(fā)重點轉(zhuǎn)向了技術(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EV純電動車，事實上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)。

從1997年推出全球首款量產(chǎn)HEV普銳斯到如今的FCEV“Mirai”，豐田的電動化技術(shù)不斷進(jìn)步，相繼實現(xiàn)了電機、電控、電池的低油耗、輕量化、低成本，在電動機技術(shù)、電池包技術(shù)、功率半導(dǎo)體技術(shù)和動力控制單元形成了技術(shù)優(yōu)勢。可以說，表面上不露圭角的豐田其實一直走在汽車“電動化”技術(shù)的前沿。

憑借二十多年的沉淀和積累，豐田在車輛電池、電機、電控等核心領(lǐng)域上積累了大量的數(shù)據(jù)和技術(shù)成果。如今，豐田的電動化核心技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了第四代，產(chǎn)品性能、可靠性、成本控制等均處于行業(yè)領(lǐng)先地位。

不只于EV，豐田全面布局電動化

電動化毫無疑問是汽車行業(yè)的未來，豐田從研發(fā)第一代普銳斯起，便意識到電動化技術(shù)是下一代產(chǎn)品的關(guān)鍵所在。然而，電動化并不等同于EV化，HEV、PHEV以及FCEV都是汽車電動化的不同方向。

電池組單元＋電機系統(tǒng)＋主控制系統(tǒng)構(gòu)成了電動化汽車的三電系統(tǒng)。由這三部分所組成的核心部件通過植入不同的技術(shù)，組成了不同種類的新能源車型。核心部件＋汽油發(fā)動機變成了HEV混合動力汽車；核心部件＋發(fā)動機＋充電機設(shè)備就變成了PHEV插電式混合動力汽車；核心部件＋充電機設(shè)備就變成了EV純電動汽車；核心部件＋燃料電池＋儲氫罐就變成了FCEV氫燃料電池汽車。

雖然類別不同，但無論是HEV、PHEV、EV還是FCEV，其電動化發(fā)展的關(guān)鍵都在于擴大電能的應(yīng)用。針對電動化車型核心的三電技術(shù)及零部件，豐田的開發(fā)策略則是：小型、輕量化、低損耗化和低成本化。

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。

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(dá)到60kW，最大轉(zhuǎn)速也提升至17000rpm。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。眾所周知，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。

電控PCU方面，第一代PCU體積為17．4L而到了第四代體積已經(jīng)降為8．4L，同時輸出功率密度卻提升了2．5倍。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。

可靠是真命題，銷量印證實力

從豐田電動化技術(shù)的進(jìn)化歷程來看，豐田電動化發(fā)展并不是押寶單一技術(shù)，而是強調(diào)多元化全面性，這樣可以靈活迅速地應(yīng)對電動化技術(shù)發(fā)展以及消費者使用需求的變化，實現(xiàn)汽車企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，滿足不同階段的市場需求。豐田認(rèn)為，汽車電動化要解決的主要是來自于能源、溫室氣體減排和空氣污染三方面的挑戰(zhàn)，而電動化汽車只有普及才能真正為環(huán)保做出貢獻(xiàn)。不成熟的、成本過高的、配套設(shè)施不完善的、使用不方便的電動化技術(shù)，無益于解決環(huán)境和資源問題。

截至目前，豐田混合動力車的累計銷量已超過1300萬輛。真實的銷售數(shù)字背后，是豐田多年來積累的先進(jìn)成熟電動化技術(shù)和寶貴經(jīng)驗，也是豐田全面電動化的最大底氣所在。

電動化本身不是目標(biāo)，豐田的目標(biāo)是到2050年全球銷售的新車平均行駛過程中CO2排放量削減90％。為了達(dá)成這一目標(biāo)，豐田將以HEV混合動力為基礎(chǔ)，通過多樣化的電動化汽車產(chǎn)品，推動電動化汽車的普及。2020年，由豐田自主研發(fā)的C－HR EV和奕澤 IZOA EV車型將導(dǎo)入國內(nèi)；并在2025年前，推出10種以上純電動車型，屆時豐田所有在售車型都將配備電動化車型選擇，只配備傳統(tǒng)燃油機車型將為零。

總結(jié)：

通過不斷擴充產(chǎn)品陣容，豐田電動化車型的占比逐漸增大，購買不同級別新車的消費者都可以體驗到豐田先進(jìn)的電動化技術(shù)。隨著豐田電動化技術(shù)專利的開放，未來將會有更多搭載成熟可靠技術(shù)的新能源汽車，豐田也將進(jìn)一步鞏固其在電動化技術(shù)領(lǐng)域的領(lǐng)先地位，電動化全面普及的時代或許將正式到來。