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探訪日本名古屋之三:豐田汽車混合動力技術

夏星

  【車訊網 報道】汽車最為核心的東西,既不是液晶屏,也不是互聯網,而是動力與底盤方面的技術。在這方面,與某些廠家相比,豐田確實技高一籌,何出此言?請看本文。

  在日本,豐田從事汽車制造,相對比較晚,在它之前的1910-1920年,陸續(xù)出現過好幾個汽車廠,但普遍勢單力薄,歷經周折,沒能直接傳到今天,比如日產與五十鈴的部分前身。

  豐田汽車誕生后,也歷經過許多磨難,磕磕絆絆,好不容易才逐漸壯大起來。這里面的原因是多元的,包括車型、能耗、售價、品質、性能,等等。其中的能耗、品質和性能,與技術直接掛鉤。所以我認為,汽車廠若想長盛,技術是基礎。

  豐田喜一郎創(chuàng)建汽車部時,首先花大價錢建立實驗室,從研究材料入手,就是最好的例證。

  近幾年我國汽車圈很熱鬧,不斷出現“新人”,沒錯,電動車的結構確實比燃油車簡單多了,但門檻的降低,并不意味著可以忽視技術,靠營銷、靠包裝、靠一些虛頭巴腦的東西,也許能贏得一時,但恐怕很難長久。

  那么,豐田汽車的技術,都留下了哪些發(fā)展足跡呢?

  下圖是1955年的皇冠。當時的轎車,還是非承載式車身結構——車身下面有個底盤,發(fā)動機、變速器、車輪和油箱,都裝在底盤上,如果在方向盤那裝個板凳,人坐上去,就能把它開走。

  非承載式車身結構應用了很多年。如今,除了貨車和越野車(真正的越野車,不是SUV),已經很難再見它的蹤影。

  從20世紀70年代開始,為了降低成本、降低車重、提高燃油經濟性,乘用車開始大范圍改用承載式車身結構,這種結構沒有獨立的底盤,原本底盤的職責由車身兼任,車身與底盤合二為一。比如下圖中的這輛卡羅拉。

  在承載式車身結構當中,車輪通過懸架,直接裝在車身上,發(fā)動機和變速器也是如此。

  同樣是在20世紀70年代,豐田又逐步應用了前驅技術、三元催化技術和電噴技術。

  20世紀80年代,豐田開始使用電子技術防止碰撞,以提高汽車的安全性。

  20世紀90年代,豐田推出世界上第一款量產的混合動力乘用車——普銳斯。

  普銳斯的燃油部分是1.5升發(fā)動機,靠行星齒輪將2臺電動機與發(fā)動機相連,每當減速、下坡和剎車時,通過電機發(fā)電,把電存在鎳氫電池里,等到起步和加速時,再將電提供給電機,再加上電動變頻空調、輕量化設計以及動氣動力性能等原因,百公里最低油耗3.57升。比同期燃油車低2倍,且在電機助力下,起步更敏捷,加速過程更流暢。

  由于理念先進,技術先進,第一代普銳斯在1997-2003年,全球銷售12.3萬臺。

  到了2003年,第二代普銳斯上市,它在電控單元方面有所提升,電壓升高,驅動電機的功率提升1.5倍。第二代普銳斯從2003生產到2009年,曾于2006年進入我國,國產后因為20多萬元的價格以及理念超前等原因,銷量不佳。

  第二代普銳斯的內燃機還是第一代上的1NZ-FXE發(fā)動機,電機輸出功率提高至50千瓦,百公里最低油耗降低至2.8升。

  2009年,第三代普銳斯上市,豐田在研發(fā)過程中,創(chuàng)造出100多項專利技術,比如電子水泵,使之成為第一款無皮帶傳動的量產車。第三代普銳斯生產到2015年,期間還出現了插混版,全球銷售168.8萬輛。

  它的燃油部分變?yōu)樾麻_發(fā)的1.8升內燃機,型號2ZR-FXE,最大功率73千瓦,電機最大功率60千瓦,增加可以放大電機扭矩的齒輪組,變速器依舊是前兩代應用過的CVT,動力電池也依然是鎳氫電池,但功率升高,百公里最低油耗2.63升。

  第四代普銳斯的生產周期是2015-2023年,它的發(fā)動機熱效率為40%,這是當時的全球最高紀錄,百公里最低油耗2.45升,1升油最多能跑40.8公里。

  第四代普銳斯的的動力電池,分為鎳氫電池和鋰離子電池,前者由168個電池單元組成,后者是56個,容量8.8千瓦時。

  在2023年,第五代普銳斯上市,分為2.0插混、2.0混動和1.8混動。其中,2.0插混系統(tǒng)功率164千瓦,電池容量13.6千瓦時,純電續(xù)航94公里,百公里加速6.7秒,最高時速177公里,百公里綜合油耗2.0-2.2升,在歐洲起步價4.5萬歐元,高配車型接近5.3萬歐元(折合人民幣34萬元和40萬元)。

  2.0混動最大功率144千瓦,百公里綜合油耗3.8升;1.8混動最大功率103千瓦,百公里綜合油耗4.1升。至于時下流行的語音控制、駕駛輔助,它同樣一應俱全。

  自1997年至今,5代普銳斯的全球銷量已達500多萬。這個成績或許可以說明,豐田的技術思路是對的。

  僅從環(huán)保角度,降低排放對于內燃機來說,終究會有個上限,要想從根本上解決,唯有放棄內燃機,改用其它動力。雖然在實驗室里,各種創(chuàng)造層出不窮,但能商品化、且具備實用價值的,幾乎一個都沒有。

  所以,在真正的新能源誕生之前,人類需要一個過渡,混合動力,是目前已知的最佳過渡方案。它一方面能夠繼續(xù)保持內燃機的便利與便捷,另一方面,又能降低排放。

  畢竟,環(huán)保雖重要,人類需求更重要,為環(huán)保而放棄需求,幾乎不可能。許多事兒只能是相對而言,不能搞絕對。

  那么,電動車呢?

  靠電機驅動的話,優(yōu)點最多,比如結構簡單、維護簡單、技術門檻低、平順性好、效率高、易拓展,等等。這些優(yōu)點是人們在100多年前就知道的,由于電池技術的制約,在百年前的自由競爭中,輸給燃油車。

  豐田汽車剛剛建立后不久,就在1939年成立了蓄電池研究所,試圖讓電池能夠滿足汽車所需。如今,豐田已經宣布,將在2026年開始生產固態(tài)電池,2030年進入大規(guī)模量產。據說,這種電池的安全性,遠超眼下的液態(tài)鋰電池,且充電只需10分鐘左右,續(xù)航可能是1000公里。

  固態(tài)電池就是新能源嗎?未必。

  半個世紀前的科幻小說,所描述的景象,有些已經出現,比如人工智能,有些則依舊在探索中,比如新能源汽車。人類雖然早就知道未來世界的交通工具要靠電,但電從哪來,至今還沒有明確答案。

  雖然現在街上有許多電動車,續(xù)航里程也有了大幅提升,但距離完全滿足需求,還差的很遠,所以,人們仍然處于探索階段。

  2014年,豐田推出世界上第一款燃料電池車,2022年又推出第二代。

  它由燃料電池、動力電池、電動機、控制單元和儲氣罐等組成。使用時,氫氣在燃料電池里,與氧反應,生成電和水,水排出車外,電用來驅動。減速與剎車時的能量,被存儲到動力電池里。目前的性能是充氣約3分鐘,NEDC續(xù)航781公里。

  雖然看上去很棒,可在制氫、儲運、安全、原材料等方面,面臨一大堆難題,能否成為未來世界的新能源,眼下還不好說。

  截止2024年,汽車問世僅僅138年,造車大廠的人們,對技術的追求,幾乎一刻也沒停。

  正是由于他們以務實的心態(tài)鉆研技術,才讓咱們家里的汽車,變得越來越好開,越來越舒服。


  看罷豐田產業(yè)技術紀念館,我乘地鐵離開名古屋市區(qū),往東走19公里,在蕓大通站下車,不遠處就是豐田博物館。

  雖然名字叫豐田博物館,但館內不僅有豐田車,還有全世界各個品牌的歷史車型,內容很豐富,我在這兒又呆了幾乎一整天。先是挨個看,然后逐個拍,共拍了139輛車,由于內容過于龐大,需要較長的時間消化,一時半會還難以寫出游記。

  但是,如果您也對汽車感興趣,不妨親自去一趟,反正名古屋離中國沒多遠,從北京過去,用不了3個小時,比去廣州還近。


  以往內容回顧:豐田汽車真的開不壞嗎?點擊下圖可直接進入。

  

  我第一次聽到“開不壞的豐田”這句話,是在90年代職業(yè)司機的口中。后來,通過一輛漢蘭達,才有了親身感受。據此我認為,豐田在品控方面或許有些優(yōu)勢。不過,我國目前的汽車主流,已經變?yōu)榕渲茫敲?,配置與品質誰該排第一呢?

責任編輯:郭磊

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