应对电动化挑战 丰田到底有哪些技术大招？

　　在所有的汽车企业都在畅谈电动化的当下，身为业界巨擘的丰田，是如何应对新能源汽车的发展趋势，如何实现丰田从一个汽车制造商转变为出行服务提供商目标的？在日前的举办的“2019丰田技术空间”上，我们似乎找到了一些答案。

　　“技术的原点就是让消费者所接受”，丰田汽车（中国）投资有限公司执行副总经理董长征的开场白讲明了丰田的新能源技术立场。那么，丰田的具体技术又有哪些呢？从全天的技术讲解会和卡罗拉双擎E+及雷凌双擎E+的试驾来看，我认为可以归纳为以下四个方面：

　　一、不断迭代升级的“三电”系统

　　电动机、电控单元（PCU）和电池俗称“三电”，是车辆电动化的三大核心组件。丰田用“三电”系统与发动机相连组成HEV，加上充电设备就是PHEV。单独与充电设备相结合是EV，如果搭配燃料电池堆和储氢罐则是FCEV， 丰田用其组成了业内最全面的新能源解决方案。

　　目前丰田的“三电”系统在小型轻量化、低损失化和低成本话的进化道路上都已经发展到了第四代。

　　电动机经过四代的发展，相比于第一代，体积从5.1L缩小到2.2L，最大功率从30KW提升至 53KW，最高转速提高了三倍，达到17000rpm。而且第四代电机定子采用了平角线圈进行绕组，这样能减少线圈之间的缝隙，增大通过的电流并提升效率。同时，第四代电机还拥有更低的损耗和优良的静谧性，提升续航里程和乘坐舒适性。实际试驾过程中，电机运行非常安静，几乎感受不到它的存在，在各模式下驾驶电机与发动机切换平顺自然。

　　电控单元（PCU）则是整个系统的大脑，主要由IPM、升压变压器、电抗器、冷却器、DCDC变频器构成。丰田将第四代PCU的在体积和质量比第一代减少了一半，而功率密度则达到了2.5倍。其中第四代IPM采用了层叠式结构，还将IGBT芯片集成在内。不仅使体积大幅减小，每层的双面结构使冷却效果大幅增强。同时通过升高电压的处理，使电流加大而实现能耗低损失化。而除了主DCDC变压器外，丰田还配备了其他竞品没有的副DCDC变压器，缩短充电时间。

　　第四代锂电池技术采用特斯拉同款的松下电芯，从电池材料、壳体结构、控制系统等方面抑制电池性能的衰退，力求达到世界领先的耐久性能。同时电池包的体积也大幅减小，重量从第一代的70.6Kg降低到第四代的24.5Kg。此外，电池模组还配备了加热装置，这让它在低温环境下更具稳定性，并能延长电池使用寿命。可能让大家觉得比较遗憾的是仍然采用风冷的降温方式，其实丰田认为在HEV和PHEV车型上，风冷就足够了，并且具有成本低，安全可靠等优点。但是未来丰田会在需要大电流输出的纯电等车型上配备液冷和水冷的装置。

　　二、行驶便利性

　　众所周知，在巨额补贴和免费牌照的刺激下，国内新能源汽车市场呈现出井喷式增长，许多厂家尤其是新势力造车都在主推纯电车型。而丰田从1997年推出第一代混动车型普锐斯开始，深耕混动技术开发已经22年。不要以为丰田只执着于混动技术是狭隘的发展，其实它早就已经在开发除混合动力外的插电式混合动力、纯电动以及氢燃料电池产品。丰田认为要做到能够引领新能源技术的发展，就一定要做到全面技术的开发和储备，并且实际上丰田已经做到了。

　　虽然丰田与去年才正式推出插电式混合动力的卡罗拉双擎E+及雷凌双擎E+车型，但就是因为丰田认为目前最适合实际应用需求尤其是国内特点的还是PHEV技术。相对与纯电车型，它拥有的使用便利性是勿容置疑的。短途出行用EV模式，长途出行用HEV模式，可以实现一箱油行驶985公里的总续航里程。

　　双擎E+可以实现纯电模式下最高55KM的续航里程，最高车速可以达到120KM/H，完全能够满足日常通勤的需要，我们在实际试驾过程中，在满员及开启空调的情况下，EV模式可以行驶45公里以上。而在PHEV模式下，可以感受到同级领先的驾控乐趣，又能实现超长续航里程。轻松切换驾驶模式以应对不同的车辆使用场景，而无需为充电焦虑。

　　同时，丰田不断改进电池技术和充电系统，优化充电功率，增加副DCDC变压器来提升充电便利性。不仅支持家用220V/16A充电，充满电的时间还可以缩减到8A约为5小时，16A约为3小时。并且丰田利用在各个电池模组间设置升温用电池加热器，提升外插电时电池的温度，提高低温环境下的EV行驶性能。

　　三、使用安全性

　　开不坏的丰田早已是市场的共识，作为新能源汽车最重要保障的电池安全丰田是怎么做到的呢？

　　丰田在动力电池单体内使用了陶瓷涂层，杜绝了电池挤压后引起的内部短路，大大提升了电池安全性。并且丰田的电池组保证能够经受住70秒直接焚烧加60秒间接焚烧，以及100KN或挤压至外型变形30%而无爆炸、起火及无电压降低，充分验证了电池的安全性。2019年，丰田还在在常熟建立了电池安全实验楼，包含了火烧、跌落、盐水、挤压、针刺、短路、过热、过充电等项目，测试电池的安全性。

　　四、环境贡献度

　　根据丰田公布的“丰田环境挑战2050宣言”，到2050年丰田新车二氧化碳排放相比2010年要减少90%。而这当中PHEV将扮演重要的角色，具体规划显示，到2030年丰田年产混动和插电式混动车型将超过450万辆，纯电及氢能源汽车将超过100万辆，占其全球总销量的一半。

　　在试驾过程中，丰田双擎E+的燃油经济性可圈可点。两款车都搭载了1.8L自然吸气发动机和双电动机和电池组构成的插电混动系统，匹配E-CVT无级变速箱，整套系统的综合最大功率可达100kW（136PS）。在郊区公路上行驶，全程使用空调，基本满员，使用混动模式的情况下，10余辆车的百公里综合油耗都在4.5L以内。在不开空调的状态下，甚至出现了百公里2.9L的超低水平。

　　目前丰田凯美瑞HEV车型发动机热效率已经达到41%，但丰田并不满足于这些已经取得的成绩，在不断提高混动车型的发动机热效率上继续追求极致，未来将实现50%的发动机热效率。并且为了追求能有5%油耗改善而将用碳化硅功率半导体的PCU来替换目前第四代的硅功率半导体的PCU，可以使能量损失降低68%。

　　同时，丰田早已开始了对废旧电池的回收利用。车辆电池回收后，会先作为固定式储能电池再继续利用，等彻底报废时则通过电池拆解回收稀有金属，用来制造新的电池，最大程度的减少废旧电池对于环境的污染。

　　针对电动化发展的挑战，目前丰田已经与代表中国新能源行业制造最高水平的宁德时代、比亚迪等展开合作，并且也承诺了年内无偿开放自身拥有的油电混合动力 HEV 相关技术专利权。未来，丰田还将推出不同尺寸的PHEV车型，来满足中国消费者的需求。

　　丰田认为新能源技术的发展绝非一朝一夕所能完成，一定需要时间的考验和全面的积累，更不是设置壁垒只顾独自开发，而是需要与优秀合作伙伴相互学习共同进步的过程，这就是丰田应对电动化挑战的最好诠释。

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