实力决定地位 丰田电动化技术解析

放大字体缩小字体 发布日期:2019-05-01 06:03:22 来源:新能源汽车网编辑:全球新能源汽车网浏览次数:73

在今年的上海车展上,丰田量产纯电动车C-HR EV和奕泽IZOA EV首次面向全球市场公开亮相,此外全新RAV4 荣放TNGA 混合动力版、ALPHARD 埃尔法 双擎、VELLFIRE 威尔法 双擎等众多混合动力新车也一同发布。这些新能源车型,不仅丰富了丰田现有的产品阵容,更展示了丰田在电动化技术方面的造诣。

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汽车圈流行着这样一句话:“世界上只有两种混动,一种是丰田,另一种是其它。”足见丰田混合动力技术在行业内的地位。人们已经习惯将丰田和混合动力划等号,但实际上,丰田在电动化领域已经深耕二十余年,其技术范畴也不仅仅局限于HEV混合动力一种。前不久,丰田宣布开放23,740项汽车电动化技术专利,涉及油电混合动力(HEV)、外插充电式混合动力(PHEV)、纯电动(EV)、燃料电池AG百家乐官网(FCEV)等多种电动化核心技术。丰田此举有助于促进全球电动化车型的研发。那么,丰田对于自己的专利技术为何如此自信?丰田的电动化技术又有何独到之处?下面将为您详细解析丰田的电动化技术。

AG百家乐官网20多年潜心研发,积累深厚技术

与大多数车企从燃油车一步跳跃至电动车不同,丰田并没有随波逐流,而是按照自己的技术路线和市场环境的变化进行更科学的研发。丰田电动化研发起步非常早,早在上世纪80年代就已经推出了名为EV-10到EV-40系列的小型纯电动车。

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AG百家乐官网不过,上世纪80年代的电机和电池水平极大地限制了电动车的性能,因此电动车能够量产并大规模使用的机会几乎为零。于是,丰田把研发重点转向了技术更成熟、消费者接受程度更高的HEV混合动力车上,但这并不意味着丰田放弃了EV纯电动车,事实上HEV混动车给丰田带来了丰厚的电池、电机、电控这三电系统的研发基础。

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从1997年推出全球首款量产HEV普锐斯到如今的FCEV“Mirai”,丰田的电动化技术不断进步,相继实现了电机、电控、电池的低油耗、轻量化、低成本,在电动机技术、电池包技术、功率半导体技术和动力控制单元形成了技术优势。可以说,表面上不露圭角的丰田其实一直走在汽车“电动化”技术的前沿。

AG百家乐官网凭借二十多年的沉淀和积累,丰田在车辆电池、电机、电控等核心领域上积累了大量的数据和技术成果。如今,丰田的电动化核心技术已经发展到了第四代,产品性能、可靠性、成本控制等均处于行业领先地位。

不只于EV,丰田全面布局电动化

电动化毫无疑问是汽车行业的未来,丰田从研发第一代普锐斯起,便意识到电动化技术是下一代产品的关键所在。然而,电动化并不等同于EV化,HEV、PHEV以及FCEV都是汽车电动化的不同方向。

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电池组单元+电机系统+主控制系统构成了电动化汽车的三电系统。由这三部分所组成的核心部件通过植入不同的技术,组成了不同种类的新能源车型。核心部件+汽油发动机变成了HEV混合动力汽车;核心部件+发动机+充电机设备就变成了PHEV插电式混合动力汽车;核心部件+充电机设备就变成了EV纯电动汽车;核心部件+燃料电池+储氢罐就变成了FCEV氢燃料电池汽车

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虽然类别不同,但无论是HEV、PHEV、EV还是FCEV,其电动化发展的关键都在于扩大电能的应用。针对电动化车型核心的三电技术及零部件,丰田的开发策略则是:小型、轻量化、低损耗化和低成本化。

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电池方面,丰田的第一代电池模块只是将1号干电池规格的镍氢模块串联到一起,电池包的体积比较臃肿。而到了第一代后期,丰田就放弃了低效的柱状镍氢电池,转向能量密度更高的方形电池封装形式。到了第四代的电池包,其体积已经大大缩减。丰田经过多次技术迭代,采用镍氢+锂离子电池组合的方式,从而兼顾高能量密度和高可靠性两个电池的重要指标。第四代电池的体积比第一代缩小了76%,能量密度也大大提升。

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电机方面,丰田从第一代的5.1L体积缩小到第四代2.7L,同时系统功率从30kW翻倍达到60kW,最大转速也提升至17000rpm。体积优化背后,是丰田在底层技术研发上所做的巨大努力。众所周知,降低价格门槛是推广电动车的最根本途径。电机中物料成本非常高的部件当属钕铁硼永磁体的用量。在电机方面,输出转矩由磁铁转矩和磁阻转矩组成,降低磁铁用量就会降低磁铁转矩,但优化结构便能大大提升磁阻转矩。丰田一直在优化钢片内的永磁体结构,从第一代的单片形到第四代三片复合,优化后的磁通量大大增加,最终第四代的磁铁用量只有第一代的50%,很大程度上降低了电机的物料成本。

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AG百家乐官网电控PCU方面,第一代PCU体积为17.4L而到了第四代体积已经降为8.4L,同时输出功率密度却提升了2.5倍。集成化是PCU体积减小的重要原因。丰田在第四代开创性地采用层叠结构的IPM功率模块,可以根据车型的定位增加或减少层叠数量,自由度更高,体积也比前三代的平面结构大大优化。另外,第四代的PCU针对功率半导体采用双面冷却系统,性能更加稳定。

可靠是真命题,销量印证实力

AG百家乐官网从丰田电动化技术的进化历程来看,丰田电动化发展并不是押宝单一技术,而是强调多元化全面性,这样可以灵活迅速地应对电动化技术发展以及消费者使用需求的变化,实现汽车企业的可持续发展,满足不同阶段的市场需求。丰田认为,汽车电动化要解决的主要是来自于能源、温室气体减排和空气污染三方面的挑战,而电动化汽车只有普及才能真正为环保做出贡献。不成熟的、成本过高的、配套设施不完善的、使用不方便的电动化技术,无益于解决环境和资源问题。

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截至目前,丰田混合动力车的累计销量已超过1300万辆。真实的销售数字背后,是丰田多年来积累的先进成熟电动化技术和宝贵经验,也是丰田全面电动化的最大底气所在。

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电动化本身不是目标,丰田的目标是到2050年全球销售的新车平均行驶过程中CO2排放量削减90%。为了达成这一目标,丰田将以HEV混合动力为基础,通过多样化的电动化汽车产品,推动电动化汽车的普及。2020年,由丰田自主研发的C-HR EV和奕泽 IZOA EV车型将导入国内;并在2025年前,推出10种以上纯电动车型,届时丰田所有在售车型都将配备电动化车型选择,只配备传统燃油机车型将为零。

总结:

通过不断扩充产品阵容,丰田电动化车型的占比逐渐增大,购买不同级别新车的消费者都可以体验到丰田先进的电动化技术。随着丰田电动化技术专利的开放,未来将会有更多搭载成熟可靠技术的新能源汽车,丰田也将进一步巩固其在电动化技术领域的领先地位,电动化全面普及的时代或许将正式到来。

关键词: 丰田 电池 新能源汽车 日本汽车 新车丰田 丰田世纪 电池技术 汽车产业 电动汽车 混合动力 豪华车 劳斯莱斯
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