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当前，汽车产业的发展进入到一个百年未有的产业重构新时代。汽车已经从“沙发+4个轮子”升级到“一台移动的电脑”“一个移动的储存装置”。汽车“新四化”的发展趋势以及碳达峰、碳中和的宏伟目标为汽车产业的发展提供了新的机遇和新的挑战，同时也为产业发展注入了新的动能。 日前，由中国人才研究会汽车人才专业委员会、在日华人汽车工程师协会、全球汽车精英组织牵头策划并举办的2021第八届全球华人汽车精英联合年会暨“中国拥抱世界”汽车产业创新论坛在上海成功举办。与会嘉宾分享了当前汽车产业关注的话题，现整理刊发，以飨业内。
《丰田公司多样化动力总成应对策略》——丰田汽车研发中心北京创新中心主任坂井光人 双碳规划及丰田公司应对策略 2030年实现碳达峰，2060年力争实现碳中和的宣言，我们预计今后各地区、各领域将分别采取自己的行动计划。从现状来看，也有观点认为，将提前2-3年实现碳达峰，提前1-10年实现碳中和。 丰田公司致力于通过新的设想和技术解决环境问题。但是，气候变化、水资源不足、资源枯竭、生物多样退化等等地球环境问题累计如山。为了能够各方形成合力，共同解决20年或30年后的问题，丰田公司在2015年10月发布了《丰田环境挑战2050》，为了实现《丰田环境挑战2050》这一远期规划，2018年又发布了《2030计划》，2020年发布了《2025目标》，2021年发布了《2035年工厂零碳排放》。通过这些中短期计划，推进一个项目具体规划，为可持续型社会做贡献。
作为新车，零碳排放挑战的一环，丰田公司从1997年开始在全球范围内销售 下图可以看到，行业不应该从车辆尺寸和续航里程进行区分动力总成，而是应该扩大各种产品阵容，增加可选车型，这一点非常重要。
根据这一理念，丰田公司将推出所有类型的电动化车辆，根据不同的地域特点考虑用户使用便利性，提出能够降低二氧化碳排放的可持续性和实用性的产品。 混动系统及核心技术的改进 丰田公司的策略是结合各种最新的总成和技术，为各个地区提供最合适的动力总成系统，把混合动力技术定位为下一代车辆的核心技术，通过开发混合动力磨炼出来的电池、电机等核心技术，也推广应用到FCEV、BEV、PHEV和HEV上。
如果在现有的混电系统增加充电系统，把电池加大，就是PHEV，如果说把PHEV发动机取消，电池进一步增大就是BEV，那么把PHEV的发动机换成燃料电池堆的话，那就是FCEV。另外如果把带发动机的动力总成和碳中心燃料相结合，作为二氧化碳减排技术依然会保持长期活力。所以，通过把混合动力技术作为核心技术开发，丰田可以灵活应对将来的能源多样化和动力总成多样化的挑战。 丰田推出第一代混合动力系统之后，每一代都有所改进，尤其是从第二代开始，开发了电压调节功能的升压控制器，通过自由调整电压实现了控制器和电池的小型化，丰田内部把这个系统叫做THS-II。
电机、PCU、电池等电动化的核心部件，每一代都在小型化、降功耗、降低成本等方面做了切实的改进。这20年里，电机也有很大的进步，通过改良定子、转子的方法，电机和电池一样，也降低了60%。稀土的使用量跟第一代相比也减少了96%。PCU体积大幅度减小，功率密度翻倍，端子冷却性能大幅度提高。
最后是电池的改进，在改良镍氢电池的同时，丰田也在使用锂离子电池，电池体积比第一代降低了70%左右，电池的输入、输出性能大幅度提高。这些电动化的核心零部件今后趋势是小型化、低功耗、低成本三大要素。
以上通过混合动力系统介绍了各种电动化部件的改进，在电动化车辆全阵容推进过程中，电池的全方位开发也在同步进行。HEV用的功率型电池，重视瞬时输出能力，PHEV和BEV用的能量电池，重视持久输出能力。HEV电池将继续利用镍氢电池和锂离子电池的特点并持续改进。今年丰田发布了更高输出的双极板镍氢电池，今后将扩大应用车型。PHEV、BEV用的锂离子电池的将持续降低成本，提高持久输出能力，今后也将继续进行改进。同时2025年之后，将推出新型的锂离子电池。 丰田公司的电池开发理念。丰田公司最重视的是用户能够安心使用，将高度平衡安全、长寿命、高品质、质优价廉、高性能这五大要素。例如，长寿命将影响未来车辆转售时的价格，如果要提高续航里程就要提高能量密度，如果说希望加快充电速度，但是充电速度过快又会影响安全，所以要对各个要素平衡，使用户安心使用。这个理念从第一代普锐斯电池开始一直没有变化，是丰田公司的通用理念。丰田也会把在混动车上磨炼出来的技术使用在锂离子电池技术上。 下图是今年7月份发布的在新款Aqua上搭载的双极板镍氢电池。这是通过跟丰田自动制机做的联合开发，和旧款Aqua搭载的电池相比，功率密度提高至2倍，用户可以体会到强大的加速感。这是下一代电池的开发，对于业态电池挑战材料的改进和构造的革新。通过这三种电池的开发，2025年以后希望各自提高其特长，为用户提供可以安心使用的产品。
全固态电池，它拥有高功率、长续航、充电时间短的特点。通过开发丰田获得了一些理解和收获，全固态电池离子在电池中高速运动，所以可以提高输出，因此用在HEV上可以充分发挥其特点。另外，丰田也发现其寿命短的问题，为了解决这一问题，今后仍然将以固态电解质为研究重点。发现问题的同时，离商业化又近了一步。
推广BEV电池共同体的构建也非常重要，需要根据全球不同地区用户的需求，在必要时达到必要产量，实现稳定供给以及供给的灵活性。为了实现用户可以安心使用的电池这一目标，首先是在集团内部生产一定数量，确定各种技术指标。然后与能够理解并实现这一概念的伙伴进行合作，跟各个地区的伙伴联合推进。跟合作伙伴之间制定规划体制，协议三年之后的电池使用量。同时集团内部也力争缩短准备的时间，构筑可适应变化的体制。 发动机改进方面，在TNGA平台之下，现在显示的混合动力专用发动机和传统燃油车用发动机。图中是TNGA 2.5L发动机，左侧是HV专用，发动机采用的是14：1的高压缩比，混合动力专用发动机为了增加效果，增大了凸轮的工作角，增加了点火线圈等方面的工作。TNGA系列发动机采用了各种技术，除了高热率，为了实现高功率、高响应、高密度等采用了很多新技术。
今后发动机技术进步的要点见下图，是截至目前丰田提高热效率的开发历程以及今后的方向。其实现在全球范围内都在进行相关燃料的研究，国内也在进行各种研究开发，丰田也做了一些调研和交流。这是其中一个案例，利用回收的二氧化碳合成汽油的验证项目，通过先进的催化剂研究，C5-C11的选择率可以提高到78%，有望开发成为将来的低碳燃料。 燃料电池的合作 下图是丰田公司燃料电池开发历程，从1992年开始开发，1996年首次完成试制车。2002年开始租赁销售，2008年解决了低温启动问题。通过20年开发，丰田累计做了200万公里以上的行驶试验，直到2014年首款商用化车型
为了尽快实现产品化，以乘用车未来的构建为基础进行开发，为了面向商用车为主的市场提供更好的产品，丰田和五家公司联合成立了联合燃料电池系统研发公司。把现有的商用车开发，FC系统开发、FC核心技术开发三要素结合起来，面向国内的FC商用车开发，最合适的FC系统。
总结 为了实现二氧化碳零排放、污染物零排放的社会，需要在能源生产、储存和运输、能源利用和提高效率各个方面进行全方位的技术开发和挑战。丰田公司将以混动技术为核心持续改进，同时还需要全方位的技术开发。 注：本文观点不代表《汽车与配件》立场 在华25年，海拉电子如何续写辉煌？ 【专题】面向碳达峰、碳中和目标的汽车产业实施路线图 数字智能化加持汽车服务业 给消费者最优体验，福斯中国与百顺汽车展开全面合作 李尔与欣锐科技成立车载充电机合资公司 碳中和与中国汽车应对之路 本文来源【汽车与配件】版权归原作者所有 |
