豐田的新能源汽車技術
1、混合動力車
發動機和電動機、發電機利用行星輪系混聯耦合,所謂油電“雙擎”。很好地利用了電機低速大扭矩和發動機運行在高效區的特點。詳細技術介紹見作者此前連載文章。
目前國產的混合動力車有:“卡羅拉雙擎”、“雷凌雙擎”、“凱美瑞雙擎”,不能外部充電,即“非插電式混合動力”,不在中國補貼的新能源汽車範圍內。
備註:混合動力車的電池容量很小,僅在起/停、加/減速的時候供應/回收能量,不能外部充電,不能用純電模式較長距離行駛;插電式混合動力車的電池相對比較大,可以外部充電,可以用純電模式行駛,電池電量耗盡後再以混合動力模式(以內燃機為主)行駛,並適時向電池充電。
2、純電動車
豐田目前沒有大規模量產的純電動汽車。豐田此前認為在城市的“短距離”移動上使用電動汽車是最適合的。豐田章男此前稱,2030年豐田汽車的年銷量大概在1100萬輛,其中純電動汽車和燃料電池車共100萬輛,佔9%。
3、插電式混合動力車
2018年4月北京車展上,豐田在中國推出卡羅拉插電混動版、雷凌插電混動版。這是豐田為了進入中國補貼車型目錄所做的努力,其配備的鋰離子電池組可以使車輛在純電動條件下的續航里程超過100km。
4、氫燃料電池車
豐田將氫能定位為“未來的清潔環保能源”,氫燃料電池車是對社會貢獻度極高的“終極環保車”。
以下為豐田氫燃料電池車原理和關鍵零部件:
Mirai的儲氫罐採用了3層設計,可以承受700個大氣壓(70MPa)。Mirai的2個儲氫罐一共可以儲存約5kg的高壓氫氣。配合專業的加氫設備,3分鐘內即可為Mirai加滿氫氣。充滿之後,5kg的氫氣可以驅動Mirai行駛650km(日本的JC08標準)。
燃料電池堆
燃料電池堆在穩定工作時效率最高,但車輛對動力的需求變化頻繁。所以,需要有動力電池來存儲燃料電池堆產生的富餘電能,並在加速時為電機提供額外電能。另外,電池也存儲回收的制動能量。(說白了,氫燃料電池車還是個電動汽車,只是電池小一點,多了 燃料電池堆這個發電站。)
氫燃料電池車優點是:
續航里程長(一般可以達到500km);
真正做到零排放零汙染(只排出水,水也可收集後集中排放);
充氫時間短(3到5分鐘,可以達到加汽油的時間水平) 。
缺點有:
燃料電池堆在工作時會產生比較明顯的噪音;
氫氣具有可燃性,且高壓(70MPa),在碰撞後點燃可能發生爆炸;
氫燃料電池是核心部件,也是成本佔比最高的部分,燃料電池的核心技術質子交換反應過程需要鉑族元素等催化劑實現,而金屬鉑不僅價格昂貴而且資源稀缺;
目前氫燃料電池車售價頗高。 在日本,氫燃料電池車Mirai的售價為700 萬日元,另可獲得200萬日元的補貼,終端售價500 萬日元(約30萬人民幣)。這一售價在日本能夠買到雷克薩斯IS300;
氫氣的製備、加氫站佈局、高壓氫氣運輸難度大。
未來新能源汽車的發展方向還未最終塵埃落定,純電動和燃料電池技術路線,應該說都有機會。
純電動汽車的弱點在於電池技術遲遲無法突破,續航里程和充電時間都受到了很大的限制。
燃料電池汽車的弱點在於基礎設施建設進展緩慢,包括氫氣的製備、運輸,以及加氫站的建設。由於需要很多專業的設備,所以成本上存在劣勢。
另外,需要指出的是,中國並沒有放棄燃料電池汽車,只是說豐田在這方面走的更快一些。
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