從豐田10年銷量看全球汽車行業(yè)發(fā)展趨勢（五）：技術戰(zhàn)略

     如上文所述，豐田總體規(guī)劃為：全球化 – 全球主要國家及地區(qū)市場占有率達到或超過10%；地域化 – 滿足不同地區(qū)國家客戶需求及政策法規(guī)牽引；多樣化 – 實現電動化，智能化，品類化；盈利化 – 凈利潤率達到或超過10%，使公司可持續(xù)發(fā)展，產品可持續(xù)升級，市場占有率可持續(xù)提升，環(huán)境保護可持續(xù)投入。

    就技術戰(zhàn)略而言，豐田全球產品配置戰(zhàn)略的基礎是其技術戰(zhàn)略規(guī)劃及各個國家地區(qū)量產節(jié)奏。豐田踐行 “技術為本，產品為王” ，“環(huán)保至上，市場驅動”的理念。為此，豐田非常注重基礎性的技術研發(fā)以及以創(chuàng)新來取得技術的領先性。一個全球著名的案例是經過27年的研發(fā)（1969年開始，1977年樣車完成，1993年G21項目啟動，1995年普銳斯概念車發(fā)布），豐田于1997年量產了全球首款HEV油電混合動力車普銳斯，百公里油耗約3.22升，約為當時同級車的一半。

    1997年豐田量產上市第一款HEV混合動力車普銳斯（PRIUS）

    目前，豐田全球混合動力車HEV累計銷量已達2500萬輛，如下圖所示。從1997年全球第一輛混合動力車普銳斯量產上市（當年銷量300輛，第二年1.8萬輛），2007年豐田歷經10年累計銷量達100萬輛。2013-2017年豐田全球HEV銷量平均每年增長100萬輛，2017年累計銷量首次達1000萬輛。2020年起約每年增長250萬輛，2024年豐田全球混合動力車銷量累計達2500萬輛，產生了2500萬輛的客戶基盤，得到了2500萬位客戶的信任。目前豐田約占全球混合動力汽車市場90%的份額，在中國市場累計銷量也超過270萬輛。累計銷量2500萬輛HEV，大約相當達成了833萬輛BEV車的減排目標。

    對于一個卓越的HEV系統(tǒng)而言，可以在降低油耗的同時將發(fā)動機高轉速高效率與電機低轉速大扭矩以最有效的方式結合起來實現卓越的行駛性能。豐田HEV/THS（Toyota Hybrid System）核心之一是通過獨特的行星齒輪機構來高效平順耐用的將電機與發(fā)動機之間的動力結合起來形成E-CVT，并經過復雜的動力分配智能管理系統(tǒng)，根據行駛速度及路況需求，來決定電機及發(fā)動機介入/組合的程度 - 單獨或并聯混動，降低油耗同時實現卓越的行駛性能，如下圖所示。

    豐田為了使其HEV產品經得起其 “可靠性、安全性、耐久性”設計理念的承諾，還以豐田車隊參加高強度的勒芒24小時耐力賽，檢驗HEV整車的系統(tǒng)的可靠性，電池系統(tǒng)的安全性，以及動力性和燃油經濟性。為打造更好的混合動力車，2012年豐田決定用混合動力車征戰(zhàn)勒芒賽。2013-2017年豐田車隊5次與冠軍擦肩而過，在不斷提升混動技術后，于2018-2022年5次蟬聯勒芒24小時耐力賽冠軍。其中2018年豐田混動超跑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)動機+Aisin AW電動機+Denso電動機 合計達1000馬力，發(fā)動機500馬力，電機500馬力，配鋰電池組、7速序列式變速箱等，以平均時速248.2公里跑完多于5000公里里程，創(chuàng)勒芒賽新紀錄），2021-2022年豐田新混動超跑GR010 HYBRID連續(xù)兩年奪冠（3.5升V6 680馬力發(fā)動機驅動后軸，272馬力前軸驅動電機，配鋰電池組、7速序列式變速箱、機械式限滑差速器、前后雙叉臂懸架等；以平均時速210.5公里跑完5055.2公里），驗證了其油電混合雙擎動力（含鋰電池）在穩(wěn)定性、耐久性、動力性和燃油經濟性上的卓越表現。其它車隊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。

    豐田車隊還攜油電混合的雙擎動力系統(tǒng)車參加注重燃油經濟性的WEC賽事，并獲得5次冠軍。

    豐田THS系統(tǒng)經過27年的持續(xù)發(fā)展改進完善，已經到了第五代 – 第五代智能電混雙擎（小型化、輕量化、精密化）來實施“三電”進化，提升效率，降低成本。如，通過電機齒輪及相關的優(yōu)化，實現了15%小型輕量化；動力控制單元PCU升級為新功率半導體，結構/構架小型化，實現17%輕量化同時降低功率損耗約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年的時間完成了從鎳氫電池到鋰離子電池的轉換。在豐田 “淺充電”的電池管理方式進一步實現智能化管理策略。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鍵五大核心要素：安全，壽命，品質，性能，價格。以安全為例，豐田采用極其嚴苛的測試標準（包括各種賽事中的測試）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行內部短路（含針刺）、擠壓和火燒這三項嚴苛的安全測試。

    在擠壓測試中，電池包需要在100kNor的擠壓下外形變形30%時也不能出現爆炸或起火的情況。在火燒測試中，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），同時也需要滿足2分鐘內外部余火熄滅。豐田為了確保電池在其生命周期里零事故，除了電池要通過嚴苛測試的，標準，還通過電池智能化管理實施電池系統(tǒng)主動監(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，通過各種技術手段（如小型化/輕量化）來降低成本，目前其HEV技術的成本已經顯著下降，其收益水平已相當于燃油車。

   為了進一步地提高電動化車型的電池性能，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)電池專利數量已經超過1300項），同時在2010年就開始在整車上測試固態(tài)電池。經歷了10年的研發(fā)積累、在正極、負極材料的性能和耐久性，以及制造工藝上的一些技術突破（特別是2013年與出光合作以來），2020年豐田再次就固態(tài)電池開始新一輪的車載路試，測試固體電解質材料在實際環(huán)境中的 “柔性、粘合性、抗裂性”，以及電池的性能等，以實現充電10分鐘，行駛1200公里目標。

   豐田根據其研發(fā)及測試結果，將原本于2028年左右固態(tài)電池首先在HEV上開始小批量產試應用，再次提前量產時間表并更新量產車型，計劃固態(tài)電池最早2025年在HEV量產，2027/8年在EV上量產。

    豐田早在1970年代就開始研究汽車電動化技術，并于1983年、1985年、1987年分別推出EV10、EV20、EV-30。1997年豐田開始量產全球首款EV - RAV4 EV以及PRIUS/普銳斯 HEV。14年后豐田于2011年對RAV4 EV使用進行了追蹤調研，頗為出乎意料，依然有750輛RAV4 EV還在使用中（至2003年停產，銷售約1900輛RAV4 EV）。

    雖然豐田HEV技術取得了輝煌成績，但目前豐田電動化的技術戰(zhàn)略將采取多元技術路線，形成“全方位”布局支持產品多品類、多品種布局，為全球不同地區(qū)消費者提供綠色多元化的選擇。

    由于ICE技術在所有主要汽車國家及地區(qū)市場依然占據主要份額，豐田將進一步的挖掘ICE在其電動化方面的應用，如HEV及PHEV中的更高效的發(fā)動機效率（體積減少10%-20%，熱效率提升30%）。在研發(fā)更高效的發(fā)動機的同時，豐田還在研發(fā)多種清潔燃料（含合成燃料）的超級發(fā)動機。

如，氫燃料發(fā)動機，零排放合成燃料發(fā)動機等。零排放氫燃料發(fā)動機或零排放/接近于零排合成燃料發(fā)動機的研發(fā)/量產成功將是對汽車行業(yè)顛覆式的革命。

    綜上所述， 豐田全球技術戰(zhàn)略以智能化、電動化、多元化為中心，配合其全球產品戰(zhàn)略規(guī)劃及節(jié)奏與市場趨勢及政策導向相匹配，提升性能/效率、降低成本，為消費者提供價值，降低碳排放。具體目標：1. 推廣第五代智能電混雙擎技術，研發(fā)第六代THS，2. 2027/8年量產固態(tài)電池，3. 研發(fā)超級發(fā)動機提升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)成果以及產業(yè)鏈的路徑。

注：數據圖片來自互聯網

   作者：方圓