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丰田在华迈出纯电动汽车第一步:重新定义安全、操控、循环

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 2020-04-22 13:14:34 来源: 阅读:-G0

4月20日,丰田品牌旗下车型C-HR EV/奕泽 E进擎正式上市,纯电车型基于TNGA打造。按照规划,截至2025年,丰田将会在中国市场导入10款以上纯电动产品,并在2025年实现全球电动化车型年销550万辆目标。对于电气化规划,丰田始终践行着多元发展的路线,目前,丰田已经形成了燃油、双擎、双擎E+、E进擎、氢擎的全面布局。

丰田的电动化战略思路是什么?这是所有汽车消费者都关心的话题。大家希望看看,这家推动混合动力技术普及化的车企,会在中国推出一辆什么样的纯电动汽车?节能、环保、安全、操控、成本、电池二次使用……尽管距离产品上市还有一段时间,但和过去发布的每一项技术一样,丰田讲电动汽车的重心不只是续航里程、加速时间几个简单的数字,而是描述基于TNGA下一套完整的电动汽车使用安全、便捷以及产品全生命周期的生态解决方案,而这些才仅仅是丰田在中国推动纯电动汽车技术的第一步而已。

丰田怎么做到的?这一切都要从TNGA讲起,很多人说,TNGA将传统动力汽车技术性能、成本与效率再向前推进了一大步,那么TNGA让丰田对纯电动汽车产品有了什么革新?更低的重心,让丰田纯电动产品的操控与驾乘空间媲美任何一辆传统动力汽车,不让电池占用更多空间,同时让操控更稳定;更好的刚性与底盘结构有效保护电池组,让纯电动汽车的安全系数更高……

对于丰田,外界有一句这样的评价,当丰田讲一项新技术时,说明这项技术已经十分接近市场,丰田的战略从来不谈“多年以后”,而是让消费者从听到那一刻就开始享受这一技术带来的乐趣。正如采访中多位专家形容,丰田正在重新让中国消费者认识电动汽车的安全、操控、环保。

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TNGA让丰田纯电动媲美传统燃油车

2010年,丰田正式提出TNGA概念,TNGA不是特定平台,而是丰田一个全新的体系架构,围绕零部件通用、动力性能、燃油经济性、外观设计个性化、车身结构、底盘重心、以及成本控制七大产品核心进行改变,可以说TNGA是丰田生产理念的一种转变,核心是提高汽车的性能与竞争力。

丰田在华迈出纯电动汽车第一步:重新定义安全、操控、循环

电机、电池布局透视图

在TNGA架构中,以全球车型凯美瑞为例,激光螺旋焊接打造全新的车身结构刚性提高65%,重心下降25mm,实现更加稳定的操控感,在减少侧倾的同时提升舒适度。更新TNGA后,与之匹配的动力总成以及HYBRID系统将动力性能提升15%,燃油效率也获得15%-20%提升。在业内看来,丰田TNGA将传统燃油车向前推了一步。

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丰田汽车动力电池10年衰减预测

很多拥有同款燃油车的电动车都会出现离地间隙更低、车厢地板增高的问题。但根据官方数据,在离地间隙方面,奕泽 E进擎、C-HR EV与汽油版车型完全一致。一般来讲,由于电池空间占用问题,会挤压到车内空间,但CH-R EV与奕泽 E进擎将电池包设计成为车身骨架的一部分搭载在车身下方,在不影响车内空间的同时,将车身刚性较燃油版提升20%,重心降低14%。重心越低,势能越小,在驾驶中的侧倾、稳度均会得到提升,最简单来讲,这种设计会给驾驶者传递出扎实、稳重的行驶质感。

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电池热管理系统示意图

据了解,在电池安全与耐久方面,C-HR EV和奕泽 E进擎配备稳定电池输出并能抑制电池老化的电池温控系统,其中包括电池单体的冷媒冷却方式和电池单体的升温系统。在底盘电池组外沿,布置冷风管进行降温,车辆空调产生的冷风可以在冷风管内循环,在遇到碰撞的时候,冷风管还可作为电池组的吸能装置,减小碰撞损伤。在电池单体与电池模组之间设置加温器,加温器在-12℃时会自动打开,-6℃以上时会关闭,根据实验结果,充电时间可由此缩减一半。

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中国汽车工程学会名誉理事长、中国汽车人才研究会名誉理事长 付于武

中国汽车工程学会名誉理事长付于武在采访中向汽车预言家表示:“安全是电动车永恒不变的话题,造车不是做概念。纯电动车在国内已经有了一定体量,安全什么时候强调都不过分。新推出的纯电动车在讲概念的同时,都在强调电池安全,这意味着无论什么价位,安全始终是主体。从市场特征来看,电动车价格已经呈现出走高的趋势,企业最终是要瞄准目标群体,在保证安全的前提下伴生智能化、网联化。”

此外,由于电机与内燃机截然不同的特性,很多电动车在调校方面并没有针对功率输出做针对性改变,造成驾乘感欠佳的情况。丰田对于TNGA下首款纯电动产品进行了加速响应的调校,一方面保证起步阶段响应更及时,另一方面保证加速更平稳。

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同济大学汽车安全技术研究所所长朱西产

电动车能耗受到外部环境、驾驶习惯等多种因素影响,丰田首款纯电动车搭载54.3kWh电池包,能耗水平达到了13.1 kWh/100km。对此,同济大学汽车安全技术研究所所长朱西产在采访中向汽车预言家表示:“现在很多电动车动辄18度到20度的百公里能耗,抛开外部因素,在整车节能设计以及电机匹配度上,都还有很大空间。我们都知道,丰田很早就开始研究油电混合技术,它的技术积淀一定可以为纯电动车的节能设计提供参考。”

相比于TNGA燃油车型,TNGA首款电动车在效率、重心、安全等性能上再次获得提升,可以发现,这一次,丰田要将电动车的行业水准向前推动一步。

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TNGA将丰田纯电动车研产效率提升一倍

按照丰田的规划,从2020年开始推出纯电动汽车,C-HR和奕泽两款纯电版车型率先在中国推出;2020年起,丰田希望在全球范围内推出10款BEV车型;到2025年,所有车型都将采用电驱动。

汽车预言家通过对丰田电动化规划梳理后发现,虽然目前只规划了6款全球纯电动车型,如果市场潜力爆发,基于TNGA架构高效率的特点,丰田纯电动车产能在短时间内快速提升。假设以前开发一款车可能需要4年时间,现在只需要2年时间,如果开足马力,丰田表示,2025年之前,所有车型都可以有电驱动,这丝毫不夸张。

按照丰田的发展模式,TNGA架构下节省的成本并不会作为利润,而是作为研发端的投入,通过TNGA架构20%的降本效果来看,在纯电动车型上,消费者可以用100%的价格买到120%的产品,享受的技术成果远远超过其他品牌产品。

事实上,丰田一直以来在电动化的道路上不断探索。在新能源车型的布局上,丰田依然保持多元化的技术路线,包括推进和普及混合动力车HEV、插电式混合动力车PHEV、电动车EV、氢燃料电池车FCEV在内的全方位电动化的环境技术,已经形成了动力形式多元化布局。

丰田在纯电动、混合动力和插电式混合动力规划中,2030年实现包括混合动力汽车、插电式混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车在内的550万辆电动汽车销售——混合动力和插电式混合动力汽车占450万辆,纯电动汽车和燃料电池汽车占100万辆。目前丰田在全球电动汽车年销量约为147万辆,新的目标将超过现有销量的3倍。

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清华大学中国思想实践研究院创始院长李稻葵

清华大学中国思想实践研究院创始院长李稻葵在接受汽车预言家采访时表示:“现在无论是纯电动、氢燃料还是混合动力,都没有看到新能源最终方向,企业做新能源车不要孤注一掷,要务实,走多路线。”从现在看来,丰田在燃油、油电混动、插电混动、纯电动、氢燃料方面都已有布局,并且都取得对应成果。

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真正实现电动汽车稀缺金属循环利用的车企

2019年6月7日,丰田发布了与斯巴鲁的电动车战略合作方案后,发布了更加完整的EV纯电动车战略规划。从公布战略到落地实现第一阶段仅仅用了不到一年时间,在外界看来,丰田的进展很快,但汽车预言家注意到,与欧美车企不同的是,丰田提出战略的时候一定已经有了3-4年的技术研发铺垫,而一些欧美车企提出战略的时候是刚刚开始。

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丰田汽车电动化规划

实际上,丰田在2016年丰田就成立纯电动事业部,由社长丰田章男直接管理。对于丰田纯电动未来发展,丰田意识到只依靠自己的力量很难快速实现,于是,丰田和松下结盟致力于开发电动车用锂离子电池,探索下一代“全固态电池”,这无一不彰显着丰田迫切想要变革的决心。

为了推广电动车,丰田将采取三步走战略,首先是针对日本国内市场部分将推出都市微型电动车,第二是海外市场的纯电动车研发战略,第三是高性能电池开发和供应。如今,丰田电动化进程已经走到第二步,伴随着进程加快,丰田的电动化商业模式似乎已经出现了“闭环”形态。

根据中国汽车工业协会数据显示,2019年新能源汽车产销分别完成124.2万辆和120.6万辆,连续两年超过百万规模。截至2019年底,中国新能源汽车保有量已经接近400万辆,随着第一批电动车面临换代,有相当一部分车的电池达到了退役期的标准,续航里程大幅下降。相关机构推测,目前已经产生超过110万吨达到废弃标准的动力电池,但这些电池中的锂、镍、钴均为不可再生能源。因此动力电池回收已经成为新能源车生态中不可缺少的一环。

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清华大学汽车工程开发研究院常务副院长、汽车安全与节能国家重点实验室副主任宋健

清华大学汽车工程开发研究院常务副院长、汽车安全与节能国家重点实验室副主任宋健在汽车预言家的采访中表示:“目前,国内的电池回收行业还停留在批次利用的程度,针对不同容量的废旧电池放到不同的环节中去,在电池制造中还没有实现循环利用,电池回收的重点也放在了电池隔膜、正负极、石墨等材料的循环利用上,真正的稀缺金属却被浪费了。”电池回收后,丰田对废旧电池进行梯度处理,分别维修更新后应用在普锐斯车型、用作储能电池、拆解并化学处理回收镍、钴等金属用于新电池生产,实现循环再利用。据了解,丰田未来也将在中国布局电池回收业务。

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丰田预测动力电池供应

宋健表示:“目前实验室已经实现了用盐酸回收锂、钴、镍,但对这些金属的提取成本高于开矿提取,很多企业因为成本、经济价值的原因不愿意做金属回收这件事,市场决定了是否要回收金属,因此,动力电池的成本很难再降低了。如果企业有成本更低的方法,才会真正去做金属的回收利用。”据了解,丰田与日本住友、法国SNAM、比利时Umicore等企业建立合作。目前,丰田已经在日本、泰国设立了废旧电池处理工厂,回收由经销商协助完成。

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丰田汽车动力电池循环逻辑

可以发现,电池回收再利用已经成为丰田电动化战略中的独立环节,在众多业内人士看来,这是丰田与很多电动品牌不同的商业模式,丰田的电动化并不仅仅局限在技术层面,而是贯穿整个电动车的生命周期。丰田正向外界传递着一个信号,丰田纯电动策略在中国推动电动汽车技术的同时,不仅要做让消费者买得起、用得好的产品,也要在驾乘感上与燃油车高度一致,更要从根源上解决电动汽车安全、衰减与电池回收利用的问题。


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