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在混合动力技术的发展上,丰田似乎总能快人一步,一直引领该技术开发与优化的趋势,如今,随着丰田汽车研发中心(中国)有限公司(以下简称TMEC)的竣工,中国有望成为丰田混合动力技术研发与发展的“第二故乡”。

截至目前,丰田混合动力车型全球累计销量已经突破了570万辆。在日本和美国,混合动力车型在最初的普及阶段,当地政府颁布的补助政策对于混合动力车的普及给予了很大支持,众多消费者在体验技术优势后甚至愿意经历漫长的提车等待期。而即使目前在日本和美国并没有继续实施补助政策,混合动力车型的销量依然处于领先地位。丰田始终坚持的的混动之路,在市场面前显得很有说服力。

16年前的车界新丁

“要为即将到来的21世纪研发一款具有跨时代意义的汽车!”当时给青年工程师内山田竹志下达工作指令的丰田高层希望没有整车开发经验的内山田能够不受常规工程思维的限制,从零开始,开发一款油耗比当时常规车型低1.5倍以上的全新车型。

在开发初期甚至没有自己的专用车身、电池组需要占据整整一个行李箱的位置来安放、试制后初次点火发动机居然没有反应,二次试制后车辆仅仅在试车场行驶了一小段路……这就是普锐斯项目初期的真实写照。普锐斯(项目代号G21)项目顺利完成的基础便是项目组对于混合动力的尝试和此后连续攻克的几大难题。行驶中汽油机关闭、制动能量回收、电池轻量化等等,这些课题中的任何一个,在目前而言也不是所有车厂都能熟练掌握的,精准的预判和团队的齐力居功至伟。

1997年,普锐斯横空出世,它同时是世界上首款真正意义上量产的油电混合动力车型。从这一年开始,内山田竹志被称为“混合动力之父”,而如今,他的身份是丰田汽车会长,也就是董事长。

选择混合动力的初衷

在混合动力技术开发之前,几次对传统动力的改进推进受阻,让丰田意识到这种改进于未来杯水车薪,而且节能减排效果有限。因此丰田选择将“混合动力技术”定位为“核心技术”并加以推广。

其意义在于,作为一项“节油技术”,丰田的混合动力技术被称为“强混”,拥有可以单独使用电动机驱动车辆的“纯电模式”,并且通过能量回收系统充分利用刹车等产生的能量对电池进行自动充电,从而不需要额外进行外部充电。与传统技术相比,在不改变驾驶习惯,不需要投资巨大的充电基础设施等制约的情况下,油耗最高可减少约40%,同时动力性能提升约30%。

同时,其“电池、电机、逆变器”等核心零部件也为将来发展EV、FCHEV等“脱离石油技术”奠定了坚实的基础。也就是说混合动力技术在通过节能减排实现让用户长久使用汽车产品的同时,也为完全脱离石油夯实了地基。

丰田的混合动力技术虽然基于传统动力车型,但其中运用了多种全新技术和理念。以变速器为例,传统车辆的无级变速器(以下称“CVT”)是以齿轮和链条传动,通过传动比的变化实现变速。丰田的混合动力系统则完全创新了变速器的定义。传统动力车型上所搭载的“变速器”,在混合动力系统中根本不存在。而是采用了一套由“电动机、发电机、动力分配装置”等组成的“混合动力变速驱动桥”。由于不同于传统变速器的“齿轮链条传动”,而是直接通过“行星齿轮”传递动力,因此传动效率更高。同时由于不存在“挡位”,也从根本上解决了普通AT变速器“换挡时有顿挫感”这一问题。可以说,丰田的“混合动力变速驱动桥”技术,开启了汽车变速技术的新纪元。

油电双擎成为绝配

1996年,一家名为Primearth EV Energy株式会社的公司成立,合作方为丰田公司与松下公司,意在打造“安全、可靠、高品质”的混合动力车用电池。经过该公司的大力推进,第三代普锐斯所搭载的镍氢电池的能量重量比达到1300W/kg,达到同行业最为先进的技术水平。

为了确保电池的安全,丰田针对混合动力电池进行了“高温、低温、跌落”等试验,确保在各种使用条件下都能确保电池安全。为了抑制电池衰减,丰田通过监测电池使用温度和充电量的一系列技术,保证丰田的混合动力车在任何行驶条件下都可以使这两项数值保持在适当范围内。通过车辆控制电池充电量和温度,即便在行驶距离达50万km,大幅超过质保公里数的情况下,电池也没有衰减。

在电机方面,丰田在不断推进电机轻量化的同时,还不断提升电动机的工作效率。目前丰田所采用的高转速电动机,转速可达到13500rpm,是第一代普锐斯所使用电机的2倍以上。通过这种高转速电动机与电动机减速齿轮的结合,可以使电动机实现小型化的同时大幅提升扭矩。

由此,也造就了混合动力技术成为现阶段最为先进与成熟且现实可行的汽车节能减排技术。为实现这一先进技术向中国转移,丰田在中国成立了TMEC。并将用于混合动力核心零部件研发的各种实验设施首次在日本以外地区投入使用。

全力为“第二故乡”服务

2013年11月14日,江苏常熟。通过两年时间的建设,TMEC的主楼、新能源实验楼、实验楼、试车跑道等主要设施皆如期完工,TMEC已经成为丰田全球研发体系中最大规模的研发中心。

TMEC副董事长兼总经理山科忠表示:“TMEC将与一汽丰田、广汽丰田两个合资企业的研发中心组成‘三驾马车’,合作开发搭载中国本地化环保技术的车型将与中国顾客见面。”同时,混合动力系统主要组件—电池、逆变器、变速驱动桥的现地化生产也将开始。

相信“道路造就汽车”的丰田人,对TMEC 的期许绝非仅仅是混合动力技术的引入和再开发而已,以技术的“土生土长”和更因地制宜的本土化战略,面对新一轮的环保消费趋势,丰田技术在“第二故乡”有望更上层楼。

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