「人汽」被误解的丰田电动车:要做就做规则改写者!

2023-06-23
分类: 汽车养护
标签: 汽车 电动车 丰田(Toyota) 车辆
易车
2023-06-23

作者:宋家婷

说得漂亮,不如干得漂亮。

“被误解是表达者的宿命。”马东在《奇葩说》里的这句话,恐怕丰田汽车深有体会。

6月中旬,丰田在日本举办的以“改变汽车未来”为主题的技术说明会,迅速引起了关注和热议,最重要的一点争议仍旧是,部分舆论认为丰田在纯电道路上仍旧踯躅不前。

此前人们还一度怀疑丰田章男是否能够连任会长职务——丰田的犹豫让股东们已经不止一次抓狂了。

当然,丰田章男在刚刚过去的年度股东大会上得以成功连任。其中最重要的一点,就是丰田在此前一天的技术说明会上批量公开了不少新技术,并且给出了电动车明确的技术重点和落地时间表。

但这可能不足以令人完全信服。

人汽传媒了解到,原本丰田最高层将在6月亲自来中国宣讲新战略。现在看来,此行不仅是势在必行,而且必须马上提上日程。

在此之前,我们梳理了一下丰田此次技术说明会的核心内容,看看丰田到底是不是被误解了。


得动力电池者得天下

燃油车时代有句话,得B级车者得天下。新能源汽车时代,同样有句话:得动力电池者得天下。

不过我们知道,占据整车成本40%-60%的动力电池一直面临着两大难题:

其一,技术瓶颈。当下市场主流的锂电池容量已接近瓶颈,无论是三元锂电池还是磷酸铁锂电池都难以突破能量密度350Wh/kg的天花板。纯电动车的续航与补能正依赖于此。

其二,成本难降。全球公认的一点是,动力电池成本降至100美元/KWh是电动汽车取代同类燃油汽车的核心指标。

但是,受上游原材料价格波动影响,2022年动力电池成本仍为131美元/kWh。有预测称,至少要到2026年全球动力电池成本才能迎来拐点。

这正是丰田抓住的突破点,它采取了釜底抽薪的方式——直接针对动力电池的痛点给出答案。

▲丰田BEV Factory总裁 加藤武郎

在丰田技术说明会上,丰田BEV Factory总裁加藤武郎宣布了丰田BEV战略接下来的核心“次世代电池技术”,并展示了其动力电池矩阵——

丰田现行版电池、计划于2026年搭载使用的“性能版电池”、计划于2026年至2027年挑战投入实际应用的“普及版电池”,之后是计划于2027年至2028年投入实际应用的“高性能版电池”和“全固态电池”。

“性能版电池”:提高了电池能量密度,配合车辆的空气动力学改善,可将续航里程提升到目前的2倍,达到1000km。同时完成成本降低20%,实现快充不到20分钟的目标。

“普及版电池”:将已经应用于HEV镍氢电池上的双极结构,通用到BEV电池上。续航里程比目前增加20%,快充同样可以达到30分钟以内。由于零件数量可控制在四分之一到五分之一之间,成本可降低40%左右。

“高性能版电池”:该款电池采用了高镍正极材料,并使用双极结构。与“性能版电池”相比,续航里程还可再增加10%,快充达到20分钟以内,成本有望降低10%。

如果你以为纯电后进生丰田仅仅满足于1000公里的续航里程上,那可能太小看丰田这个全球老大哥的野心了——在纯电动汽车上,它的终极目标是全固态电池。

全固态电池常常被称为“BEV游戏规则改写者”,是完全不同于现有一代锂电池的新型电池技术。较之于锂电池,全固态电池容量更大也更安全。

不过,全固态电池也有使用寿命较短的难题。

因而,在商业化时间表上,此前全球各国达成的默契均是2025年至2030年。就产业链上的企业来看,丰田汽车的目标是2020年以后能制造出固态电池,2030年以后实现量产。宝马计划2026年量产搭载固态电池的电动汽车。

国内,目前包括宁德时代在内企业推出的凝聚态电池仍属于半固态电池范畴。换言之,这项技术大家都在探索中。

在这次说明会上,丰田称已经发现了解决全固态电池难题的新技术。在核算成本后,将全面进入面向量产研发的阶段。

此前,丰田计划将全固态电池首次搭载于HEV车型上,现在则宣布直接搭载到BEV车型上,并将于2027年至2028年投入实际应用。

可以说,无论是各种性能版电池还是全固态电池,丰田的目的是“让电池也可以有丰富的选择”,以便于面对全球消费者,不断推进能够灵活应对消费者需求的研发。

然而,丰田又有些“洁癖”:它试图通过对电池、平台、制作方式的全维度创新,给纯电能源提供一个最能发挥的方式:将电池能力发挥到极致,将电耗控制到更低水平,使续航里程达到1000km,同时会追求更加令人兴奋的行驶质感与外观设计。

这的确是既要又要还要的高要求,然而丰田是认真的。根据计划,2030年丰田全球BEV销售规模预计达到350万辆,其中次世代BEV产品将占到170万辆的水平。新的产品则会从雷克萨斯品牌开始投入市场,我们不妨拭目以待。


氢能底牌:以商用车为中心实现增长

虽然丰田在动力电池上的投入与产出,令人看到了它对BEV的真诚态度。但是,丰田在氢能上的持续投入,也让人深刻感受到它对于未来能源近乎偏执的坚持。

目前氢能行业整体表现为高度集中双寡头格局,丰田与现代并驾齐驱。同时,日本掌握了全球85%的氢燃料技术专利。

尽管如此,关于氢燃料电池,一直以来流传着这样两种观点:

一是当锂电池进步缓慢时,氢燃料电池技术就会提上日程;当锂电池进步比预期快时,这项技术就被束之高阁了。二是车企在收缩期间更容易第一时间放弃氢燃料电池。

丰田对此深有体会。其坦承,使用氢能源的氢燃料电池部件、氢原料本身,依然存在成本高昂的课题。不过,现在这些课题有了进展。

▲丰田氢能Factory总裁 山形光正

将于今年7月开始担任氢能Factory总裁的山形光正透露,要以研发、生产、销售一体化的形态推进商业化落地,并直言“要通过以量定价的经营模式,努力提供价格更合理的产品”。

目前丰田已经开发出面向商用的新一代FC系统,电池单体发电量为现行电池单体的1.3倍。在耐久性上,其系统寿命较之燃油车延长了2.5倍。从汽车生命周期来看,几乎可以达到不需要保养的程度。

另外,与目前的电池单体相比,构成电堆的成本减少了一半,同时续航里程又增加了20%。这意味着,驾乘途中无须再加氢。

得益于丰田30年积累下来的技术和经验,这一次世代电池单体不仅延缓了因腐蚀等引起的劣化,还使制造所需材料的价格变得更经济,2026年其将投入实际应用。

除了氢燃料系统性能的提升以外,丰田还针对制氢成本以及储氢难题进行了解答。

3月电装在福岛公布的电解水制氢装置中就应用了Mirai的氢燃料电池技术。通过氢和氧发生化学反应而实现发电的MIRAI的电池,和水电解制氢装置中使用的电池单体有九成的零部件是共通的。

丰田未来还计划在泰国导入与三菱化工机共同研发的实证机器,将使用到通过鸡粪产生的沼气来制氢的项目里,从而推进在当地的氢能源制造和消费。

丰田预估在2030年收到约10万辆氢燃料电池的订单,氢燃料电池市场将以商用车为中心实现增长。

不过,为了向乘用车普及氢燃料电池,丰田也在尝试改变储氢罐的外形。

此前,在大型商用车上搭载的储氢罐,通常是碳纤维材料的圆筒(直径约50cm,长约2m)。若将此类储氢罐标准化统一为1种,储氢罐的成本则可以削减25%并能加速普及;通过将气态氢液化,可大幅减少氢的体积,从而确保更大的乘用空间。

丰田现在正在研发马鞍型和平板型储氢罐。通过改变储氢罐的外形,不但可以实现将其搭载到现有车型上,而且还可以提升设计的自由度。

另外,丰田也表示,正在考虑将次世代氢燃料系统的电池单体的尺寸减半,从而可以实现从小型车到大型车的全线产品搭载。

丰田孜孜不倦研发氢燃料电池,也得益于日本政府对于氢能源的大力扶持。日本的目标是将氢能源渗透到交通、住宅、城市建设、工厂企业等各个领域,打造一个完全绿色的氢能社会。

前不久,日本政府还发布了《基本氢战略》修订版,称在未来15年内将投资15万亿日元,用于氢能产业发展,以加快日本向低碳经济转型和脱碳进程。

日本政府期望到2030年,通过氢能的制造与氢气的液态化,实现氢能产业制造与应用的三大目标:“可移动”、“可制造”以及“可储存”,更计划到2050年将氢的生产成本至少降低90%,使其比天然气更便宜。


说得漂亮,不如干得漂亮

令人吃惊的点还在于,丰田并没有仅仅停留在未来电池的介绍上。

在丰田看来,决定BEV性能的不仅有电池研发。降低行驶阻力、能源再生的进一步扩大、整车能源与热效率管理等诸多要素需要与车辆研发共同考虑。

以如何将火箭的极超音速技术应用于汽车为例,丰田正在与三菱重工业宇宙事业部讨论通过对车身表面进行处理等方式,控制车身与气流接触的局部,由此实现降低阻力。假设现有车身的风阻系数为0.20,进行技术处理后,丰田认为可以实现再降低10%的效果。

比如,丰田bZ3的风阻系数是0.218,在行业属于顶级水平,应用上述科技之后,则有望打进0.1的阈值——这意味着,在未来车型设计可以越来越少地考虑风阻,这个思考解决的问题是现在车型设计同质化问题。

制造水平的进化也是至关重要的一点。

加藤武郎就认为,之所以次世代BEV能够完成“商品的进化”,正是因为背后是“制造的再次进化”。通过模块结构和车辆自动化移动生产线技术将生产工序和工厂投资分别减至二分之一。通过数字孪生技术赋能,生产准备时间则将减少至二分之一。

丰田次世代BEV车体就采用了分成前、中、后三大块模块的新结构。其中只有中间部分搭载了电池,由于前、后模块均不受影响,可快速地将电池的进化同步到整车上。

一体化铸造是实现这种模块化车身结构的一项重要制造技术。

举个例子。目前bZ4X的车身后部由86个金属板部件、经过33道冲压工序组成。如果用铝压铸工艺一体成形,最终可将零件数量和工序精简为1个。

丰田的目标是将成本和重量都降低到现有水平之下,同时发挥其最为擅长的TPS(丰田生产方式),大大提高生产效率。

丰田全新的生产技术“车辆自动化移动生产线”,目标即是在组装中的汽车可以自动行驶,移动到下一个工序。简言之,将电池、电机、轮胎和无线终端安装到前、中、后三个模块后,就可以让其自动在工序间行驶。

这样一来,生产线上便无需传送带,工厂的布局也将不受限制。同时,曾经以年为单位的量产准备周期和高达数十亿日元的工厂投资等,都能实现大幅度的削减——丰田将以3年后引进为目标,加速研发。

由是可见,丰田“改变汽车的未来”口号虽然响亮,但落实到具体行动上却仍旧是脚踏实地的、渐进式的改良,特别是对于BEV性能改进的理解并不局限于BEV本身,而是从整个设计、生产制造环节去抠细节做改进,这令人们难免感觉丰田还在犹豫,然而若追问发展新能源汽车的出发点,不应该是节能与环保吗?

同样,原本不擅长说大话的丰田,“恨不得自己的技术研发到90%以上了,才羞羞答答地对外公布”,现在却迫于外界压力将几年后的新能源技术战略和盘托出,恐怕内心也并不适应这样的自己。

<strong style="color: rg

【本文来自易车号作者人汽,版权归作者所有,任何形式转载请联系作者。内容仅代表作者观点,与易车无关】


问答来自网络,如侵联删除