從豐田10年銷量看全球汽車行業(yè)發(fā)展趨勢(shì)(五):技術(shù)戰(zhàn)略
如上文所述,豐田總體規(guī)劃為:全球化 – 全球主要國(guó)家及地區(qū)市場(chǎng)占有率達(dá)到或超過(guò)10%;地域化 – 滿足不同地區(qū)國(guó)家客戶需求及政策法規(guī)牽引;多樣化 – 實(shí)現(xiàn)電動(dòng)化,智能化,品類化;盈利化 – 凈利潤(rùn)率達(dá)到或超過(guò)10%,使公司可持續(xù)發(fā)展,產(chǎn)品可持續(xù)升級(jí),市場(chǎng)占有率可持續(xù)提升,環(huán)境保護(hù)可持續(xù)投入。
就技術(shù)戰(zhàn)略而言,豐田全球產(chǎn)品配置戰(zhàn)略的基礎(chǔ)是其技術(shù)戰(zhàn)略規(guī)劃及各個(gè)國(guó)家地區(qū)量產(chǎn)節(jié)奏。豐田踐行 “技術(shù)為本,產(chǎn)品為王” ,“環(huán)保至上,市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)”的理念。為此,豐田非常注重基礎(chǔ)性的技術(shù)研發(fā)以及以創(chuàng)新來(lái)取得技術(shù)的領(lǐng)先性。一個(gè)全球著名的案例是經(jīng)過(guò)27年的研發(fā)(1969年開始,1977年樣車完成,1993年G21項(xiàng)目啟動(dòng),1995年普銳斯概念車發(fā)布),豐田于1997年量產(chǎn)了全球首款HEV油電混合動(dòng)力車普銳斯,百公里油耗約3.22升,約為當(dāng)時(shí)同級(jí)車的一半。
1997年豐田量產(chǎn)上市第一款HEV混合動(dòng)力車普銳斯(PRIUS)
目前,豐田全球混合動(dòng)力車HEV累計(jì)銷量已達(dá)2500萬(wàn)輛,如下圖所示。從1997年全球第一輛混合動(dòng)力車普銳斯量產(chǎn)上市(當(dāng)年銷量300輛,第二年1.8萬(wàn)輛),2007年豐田歷經(jīng)10年累計(jì)銷量達(dá)100萬(wàn)輛。2013-2017年豐田全球HEV銷量平均每年增長(zhǎng)100萬(wàn)輛,2017年累計(jì)銷量首次達(dá)1000萬(wàn)輛。2020年起約每年增長(zhǎng)250萬(wàn)輛,2024年豐田全球混合動(dòng)力車銷量累計(jì)達(dá)2500萬(wàn)輛,產(chǎn)生了2500萬(wàn)輛的客戶基盤,得到了2500萬(wàn)位客戶的信任。目前豐田約占全球混合動(dòng)力汽車市場(chǎng)90%的份額,在中國(guó)市場(chǎng)累計(jì)銷量也超過(guò)270萬(wàn)輛。累計(jì)銷量2500萬(wàn)輛HEV,大約相當(dāng)達(dá)成了833萬(wàn)輛BEV車的減排目標(biāo)。
對(duì)于一個(gè)卓越的HEV系統(tǒng)而言,可以在降低油耗的同時(shí)將發(fā)動(dòng)機(jī)高轉(zhuǎn)速高效率與電機(jī)低轉(zhuǎn)速大扭矩以最有效的方式結(jié)合起來(lái)實(shí)現(xiàn)卓越的行駛性能。豐田HEV/THS(Toyota Hybrid System)核心之一是通過(guò)獨(dú)特的行星齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)高效平順耐用的將電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)之間的動(dòng)力結(jié)合起來(lái)形成E-CVT,并經(jīng)過(guò)復(fù)雜的動(dòng)力分配智能管理系統(tǒng),根據(jù)行駛速度及路況需求,來(lái)決定電機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)介入/組合的程度 - 單獨(dú)或并聯(lián)混動(dòng),降低油耗同時(shí)實(shí)現(xiàn)卓越的行駛性能,如下圖所示。
豐田為了使其HEV產(chǎn)品經(jīng)得起其 “可靠性、安全性、耐久性”設(shè)計(jì)理念的承諾,還以豐田車隊(duì)參加高強(qiáng)度的勒芒24小時(shí)耐力賽,檢驗(yàn)HEV整車的系統(tǒng)的可靠性,電池系統(tǒng)的安全性,以及動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性。為打造更好的混合動(dòng)力車,2012年豐田決定用混合動(dòng)力車征戰(zhàn)勒芒賽。2013-2017年豐田車隊(duì)5次與冠軍擦肩而過(guò),在不斷提升混動(dòng)技術(shù)后,于2018-2022年5次蟬聯(lián)勒芒24小時(shí)耐力賽冠軍。其中2018年豐田混動(dòng)超跑TS050 HYBRID首次奪冠并2019-2020年再次奪冠、成為三連冠(2.4升V6雙渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)+Aisin AW電動(dòng)機(jī)+Denso電動(dòng)機(jī) 合計(jì)達(dá)1000馬力,發(fā)動(dòng)機(jī)500馬力,電機(jī)500馬力,配鋰電池組、7速序列式變速箱等,以平均時(shí)速248.2公里跑完多于5000公里里程,創(chuàng)勒芒賽新紀(jì)錄),2021-2022年豐田新混動(dòng)超跑GR010 HYBRID連續(xù)兩年奪冠(3.5升V6 680馬力發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)后軸,272馬力前軸驅(qū)動(dòng)電機(jī),配鋰電池組、7速序列式變速箱、機(jī)械式限滑差速器、前后雙叉臂懸架等;以平均時(shí)速210.5公里跑完5055.2公里),驗(yàn)證了其油電混合雙擎動(dòng)力(含鋰電池)在穩(wěn)定性、耐久性、動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性上的卓越表現(xiàn)。其它車隊(duì)也許造好車為了贏得冠軍,豐田贏得冠軍是為了造更好的車。
豐田車隊(duì)還攜油電混合的雙擎動(dòng)力系統(tǒng)車參加注重燃油經(jīng)濟(jì)性的WEC賽事,并獲得5次冠軍。
豐田THS系統(tǒng)經(jīng)過(guò)27年的持續(xù)發(fā)展改進(jìn)完善,已經(jīng)到了第五代 – 第五代智能電混雙擎(小型化、輕量化、精密化)來(lái)實(shí)施“三電”進(jìn)化,提升效率,降低成本。如,通過(guò)電機(jī)齒輪及相關(guān)的優(yōu)化,實(shí)現(xiàn)了15%小型輕量化;動(dòng)力控制單元PCU升級(jí)為新功率半導(dǎo)體,結(jié)構(gòu)/構(gòu)架小型化,實(shí)現(xiàn)17%輕量化同時(shí)降低功率損耗約10%,性能提升DCDC電流輸出增加30%。以電池為例,豐田從97年到2015年,用了18年的時(shí)間完成了從鎳氫電池到鋰離子電池的轉(zhuǎn)換。在豐田 “淺充電”的電池管理方式進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)智能化管理策略。第五代智能電混雙擎首先將新開發(fā)的電池體積縮小了34%,重量降低了44%,功率提升了18%。豐田電池研發(fā)理念高度綜合平衡關(guān)鍵五大核心要素:安全,壽命,品質(zhì),性能,價(jià)格。以安全為例,豐田采用極其嚴(yán)苛的測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)(包括各種賽事中的測(cè)試)以確保電池能夠在其生命周期里零事故。豐田將電池包及單體電池都進(jìn)行內(nèi)部短路(含針刺)、擠壓和火燒這三項(xiàng)嚴(yán)苛的安全測(cè)試。
在擠壓測(cè)試中,電池包需要在100kNor的擠壓下外形變形30%時(shí)也不能出現(xiàn)爆炸或起火的情況。在火燒測(cè)試中,電池包要在直接火燒 70秒和間接火燒 60秒之后做到不爆炸(GB/T31467.3),同時(shí)也需要滿足2分鐘內(nèi)外部余火熄滅。豐田為了確保電池在其生命周期里零事故,除了電池要通過(guò)嚴(yán)苛測(cè)試的,標(biāo)準(zhǔn),還通過(guò)電池智能化管理實(shí)施電池系統(tǒng)主動(dòng)監(jiān)控,以防患于未然。
如上所述,豐田在不斷提升HEV性能的同時(shí),通過(guò)各種技術(shù)手段(如小型化/輕量化)來(lái)降低成本,目前其HEV技術(shù)的成本已經(jīng)顯著下降,其收益水平已相當(dāng)于燃油車。
為了進(jìn)一步地提高電動(dòng)化車型的電池性能,豐田早在2006年以前就開始研發(fā)固態(tài)電池(截止2023年,固態(tài)電池專利數(shù)量已經(jīng)超過(guò)1300項(xiàng)),同時(shí)在2010年就開始在整車上測(cè)試固態(tài)電池。經(jīng)歷了10年的研發(fā)積累、在正極、負(fù)極材料的性能和耐久性,以及制造工藝上的一些技術(shù)突破(特別是2013年與出光合作以來(lái)),2020年豐田再次就固態(tài)電池開始新一輪的車載路試,測(cè)試固體電解質(zhì)材料在實(shí)際環(huán)境中的 “柔性、粘合性、抗裂性”,以及電池的性能等,以實(shí)現(xiàn)充電10分鐘,行駛1200公里目標(biāo)。
豐田根據(jù)其研發(fā)及測(cè)試結(jié)果,將原本于2028年左右固態(tài)電池首先在HEV上開始小批量產(chǎn)試應(yīng)用,再次提前量產(chǎn)時(shí)間表并更新量產(chǎn)車型,計(jì)劃固態(tài)電池最早2025年在HEV量產(chǎn),2027/8年在EV上量產(chǎn)。
豐田早在1970年代就開始研究汽車電動(dòng)化技術(shù),并于1983年、1985年、1987年分別推出EV10、EV20、EV-30。1997年豐田開始量產(chǎn)全球首款EV - RAV4 EV以及PRIUS/普銳斯 HEV。14年后豐田于2011年對(duì)RAV4 EV使用進(jìn)行了追蹤調(diào)研,頗為出乎意料,依然有750輛RAV4 EV還在使用中(至2003年停產(chǎn),銷售約1900輛RAV4 EV)。
雖然豐田HEV技術(shù)取得了輝煌成績(jī),但目前豐田電動(dòng)化的技術(shù)戰(zhàn)略將采取多元技術(shù)路線,形成“全方位”布局支持產(chǎn)品多品類、多品種布局,為全球不同地區(qū)消費(fèi)者提供綠色多元化的選擇。
由于ICE技術(shù)在所有主要汽車國(guó)家及地區(qū)市場(chǎng)依然占據(jù)主要份額,豐田將進(jìn)一步的挖掘ICE在其電動(dòng)化方面的應(yīng)用,如HEV及PHEV中的更高效的發(fā)動(dòng)機(jī)效率(體積減少10%-20%,熱效率提升30%)。在研發(fā)更高效的發(fā)動(dòng)機(jī)的同時(shí),豐田還在研發(fā)多種清潔燃料(含合成燃料)的超級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)。
如,氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī),零排放合成燃料發(fā)動(dòng)機(jī)等。零排放氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)或零排放/接近于零排合成燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)/量產(chǎn)成功將是對(duì)汽車行業(yè)顛覆式的革命。
綜上所述, 豐田全球技術(shù)戰(zhàn)略以智能化、電動(dòng)化、多元化為中心,配合其全球產(chǎn)品戰(zhàn)略規(guī)劃及節(jié)奏與市場(chǎng)趨勢(shì)及政策導(dǎo)向相匹配,提升性能/效率、降低成本,為消費(fèi)者提供價(jià)值,降低碳排放。具體目標(biāo):1. 推廣第五代智能電混雙擎技術(shù),研發(fā)第六代THS,2. 2027/8年量產(chǎn)固態(tài)電池,3. 研發(fā)超級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)提升HEV、PHEV等效率,提供另一條既能減少碳排放,又可以利用已有的ICE研發(fā)成果以及產(chǎn)業(yè)鏈的路徑。
注:數(shù)據(jù)圖片來(lái)自互聯(lián)網(wǎng)
作者:方圓
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