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执着混动技术20年 丰田未来如何发展


Tags:原创首发    发布时间:2017-11-25 21:01

尽管如今发展新能源车型的车企并不在少数,但基本是在全球环境、政策影响之下。唯独一家车企早在20年前就已经推出混动车型,如今更是将混动车型普及化。90年代,随着石油危机的爆发,丰田意识到了摆脱石油资源的重要性,介于当时的技术限制,摆脱石油依赖并不现实,逐渐降低石油依赖发展混动,才是现阶段最为合理且容易被接受的发展趋势。在这种信念的推动下,丰田Prius就此诞生,也开启了丰田在混动领域的领先地位。

为了降低对石油资源的过度依赖,丰田研发执行副总裁Yoshirio Kimbara在1993年9月,发起了G21项目。次年,丰田从车身、底盘、发动机和生产技术等多个领域召集了十名30多岁的技术精英,组建了G21项目组。至于项目方向意在打造一款对资源、环境有利的现代新车型,具体发展方向则是将纯电与燃油相结合,降低燃油消耗。

在此基础之上,丰田竭尽全力攻克技术难题,让Prius在1997年12月,爱知县的丰田工厂正式下线。第一代Prius车身尺寸为长4275mm,宽1695mm,高1491mm,轴距2550mm,车重1254kg,初代Prius仅拥有一款三厢车型。动力系统结构将电动机和电池组以更合理的布局安放在车内,外部设计主要是为了提高空气动力学效应,降低风阻系数从而降低油耗。

第一代Prius搭载代号1NZ-FXE的1.5升直列四缸自然吸气发动机和一台288V永磁交流电动机,其中汽油发动机最大功率58马力,最大扭矩102N·m,电动机最大功率29kW,最大扭矩305N·m,配备ECVT变速箱,镍金属氢化物(镍氢)电池组作为电力源,丰田将这套油电混合动力系统称之为“THS”,即Toyota Hybrid System。整体动力系统为丰田混动的未来尊定了基础,而这套动力系统在当时有着较高的成本,为了推广新车第一代车型丰田基本上一直是在赔钱培养市场。

尽管第一代PRIUS受限于成本问题,未让丰田盈利,但让丰田看到了混动车型未来发展前景。随后的2003年,第二代PRIUS普锐斯问世。设计师Hiroshi Okamoto找到了低风阻与空间之间的平衡,而标新立异的外观设计也让第二代车型十分充满未来科技感。

与此同时,经过多年的技术沉淀,丰田就第一代PRIUS普锐斯部件中的缺陷,对HV蓄电池、电动机和变压器进行改良,研发出新一代TOYOTA油电混合动力系统(THS-II),性能上得到了全面提升,核心HSD(Hybrid Synergy Drive)混合动力协同驱动,实现1+1>2,革命性地提高了发动机和电动机动力的协同效应,集世界级的环保性能和平滑强劲的行驶性能于一身。丰田将“HYBRID SYNERGY DRIVE”字样的专属标识贴首次贴在了第二代Prius之上,也表明了此时丰田对于混动技术更加充满信心。

截至2011年停产,第二代Prius在全球40多个国家共售出119.2万辆,和第一代车型销量相比翻了将近10倍,可见消费者对丰田Prius的认可度。相比全球市场的成功,引入国内生产的第二代普锐斯因售价与认知,并未获得成功。

成本、效率、平顺性这三方面是混动领域十分难以平衡且兼顾的,正是这三方面技术优势成就了丰田。此外,丰田依靠精密、高效的THS-II系统独霸混合动力领域多年,随着凯美瑞、卡罗拉以及雷凌的相继推出,丰田混动在国内市场的认可度与市场占有率,同样获得了相当成功,旗下混动车型大有代替传统燃油车的趋势。

尽管普锐斯未在国内获得较大的成功,但此时丰田以将混动技术普及化,下探于卡罗拉与雷凌车系之上,并且难以令人置信的是双擎版本车型与传统燃油车型售价十分接近,这也从侧面证明丰田已经将混动技术不仅高效且成本控制十分得当。

丰田THS系统以一组行星齿轮进行发动机与电机的动力分配衔接,实现了无级变速箱平顺无间断的动力传输效果,丰田称该动力分配系统为“E-CVT电子无级变速系统”。丰田的这套系统相比传统的AT变速箱或CVT变速箱,机械结构上更为简单,实现系统的小型化、轻量。

截至2017年1月底,丰田HEV车型全球累计销售超过1000万辆,而2015年10月上市销售的国产卡罗拉双擎/雷凌双擎截至2017年10月份累计销售已经达到15.5万台。

如今的丰田作为“电动化”、节能化的先行者,除了在混动领域的独占鳌头,还致力于推进和普及外插充电式混合动力车PHEV、电动汽车EV、氢燃料电池车FCEV在内的全方位“电动化”的环境技术。 

在提升自身优势技术开发的同时,丰田开始加速导入包括纯电、插电在内的深度新能源车型。预计2018年国产的卡罗拉PHEV和雷凌PHEV的导入工作在顺利进行中,EV导入中国的相关准备工作也在紧锣密鼓地推进中。丰田中国董事长大西弘致表示:“丰田计划2020年领先于其它国家率先在中国市场导入丰田品牌的电动车EV。当下,电动车EV在中国市场的发展十分迅速,为了更好的应对市场的需要,丰田认为应该采取多方面而广泛的举措,积极探讨在一汽丰田、广汽丰田导入由合资伙伴一汽集团和广汽集团提供的电动车EV的可能性。”此外,一汽丰田和广汽丰田的电动车EV概念车也来到了广州车展,丰田希望现地现物的聆听顾客的声音。

除了常规新能源车型之外,丰田汽车公司开始启动在华氢燃料电池车实证实验。随着,中国对新能源的重视程度不断提高,其中氢能源作为来源广泛的清洁能源受到广泛关注。丰田计划通过2017-2020年的3年时间,利用“MIRAI 未来”针对“中国使用环境下的车辆行驶调查”、“氢燃料品质调查”、“各种品质耐久性评测”等方面进行实证实验。

“MIRAI 未来”具有极高的环保性能,在行驶过程中只排放水,充氢3分钟可行驶500公里(NEDC工况下丰田测试值),氢气填充和续航里程具有跟燃油汽车同等的便利性,丰田称之为“终极环保车”。氢燃料电池车的普及离不开基础设施的建设,现在北京、上海、广州等城市里共建有6座加氢站,此次在TMEC落成的加氢站是丰田在中国建成的首个加氢站。

总结:

丰田作为一家全球化汽车制造企业,战略目光远超同期任何一家车企,而在技术发展上一直遵循技术延续发展。从混动、插电混动、纯电到燃料电池车型,一步一个脚印的向新能源领域转型,而在高效、普及的基础之上,成熟可靠的特点得以保留。

至于未来,丰田除了将继续挖掘燃油车潜在技术开发空缺,还将为全球不同地区提供相应的绿色清洁解决方案,例如纯电、插电混动、氢燃料电池,或者生物燃油车型以及燃气类汽车等等更为丰富、高效新能源车型。