10月28日-29日，由嘉定政府支持，國(guó)家特聘專(zhuān)家汽車(chē)組及蓋世汽車(chē)聯(lián)合主辦的“2020第十二屆全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)峰會(huì)暨第八屆汽車(chē)與環(huán)境創(chuàng)新論壇”隆重召開(kāi)。此次論壇以“思辨謀局，創(chuàng)新落地”為主題邀請(qǐng)百名權(quán)威嘉賓，共同探討中國(guó)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)在新形勢(shì)、新格局和常態(tài)化疫情防控下，有序發(fā)展的思路舉措。會(huì)議期間，豐田汽車(chē)研發(fā)中心（中國(guó)）有限公司北京創(chuàng)新中心主任坂井光人發(fā)表了題為“豐田公司混動(dòng)化技術(shù)路線(xiàn)”的主旨演講。

以下為演講實(shí)錄：

徐老師，非常感謝您的介紹，各位專(zhuān)家、各位老師大家好！我是豐田汽車(chē)研發(fā)中心的坂井光人，今天非常高興能夠在論壇做一個(gè)演講。今天我將向各位老師介紹一下豐田公司的混動(dòng)化技術(shù)路線(xiàn)。

這是今天我要講的內(nèi)容，首先是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)面臨的環(huán)境變化，然后是豐田混動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)，以及將來(lái)的擴(kuò)展，再就是下一代發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)，最后做一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)。

首先是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)面臨的環(huán)境變化，以及豐田公司將來(lái)應(yīng)對(duì)方式的一些想法。進(jìn)入20世紀(jì)以來(lái)全球交通的發(fā)展給社會(huì)帶來(lái)巨大利好，同時(shí)也給我們帶來(lái)很多需要解決的全球性的社會(huì)問(wèn)題。所以我想大家應(yīng)該也都比較清楚，汽車(chē)行業(yè)也面臨能源安全，由于二氧化碳排放造成的全球變暖以及由于臭氧和氮氧化物導(dǎo)致的大氣污染等問(wèn)題。

豐田公司在2015年提出了環(huán)境挑戰(zhàn)2050計(jì)劃，目標(biāo)就是人、車(chē)和自然實(shí)現(xiàn)一個(gè)和諧共生的社會(huì)，一共有6個(gè)方面的環(huán)境挑戰(zhàn)，其中新車(chē)二氧化碳減排的挑戰(zhàn)是到2050年新車(chē)碳排放比2010年降低90%。我們要降低車(chē)輛行駛時(shí)的二氧化碳排放的話(huà)，電動(dòng)化車(chē)輛的普及是不可或缺的，豐田公司2017年提出來(lái)在2030年時(shí)銷(xiāo)售的新車(chē)?yán)锩婊靹?dòng)和插電混達(dá)到450萬(wàn)輛，純電動(dòng)和FCV達(dá)到1百萬(wàn)輛，也就是說(shuō)電動(dòng)化的車(chē)輛在當(dāng)年新車(chē)銷(xiāo)售要達(dá)到550萬(wàn)輛，但是隨著之后的一些環(huán)境、政策變化，豐田公司又提出來(lái)要提前5年實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)。

剛才提到電動(dòng)化車(chē)輛的普及，豐田公司在混動(dòng)技術(shù)的開(kāi)發(fā)中對(duì)于電機(jī)、電池和控制器方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，把這些混動(dòng)開(kāi)發(fā)的經(jīng)驗(yàn)可以擴(kuò)展應(yīng)用到將來(lái)的插電混、BEV和FCEV上面去。我們?cè)诨靹?dòng)的基礎(chǔ)上，如果增加充電功能的話(huà)就可以變成插電混，如果在插電混基礎(chǔ)上把發(fā)動(dòng)機(jī)去掉的話(huà)就可以變成BEV，如果把燃料電池堆和氫瓶再加上去的話(huà)就可以變成FCV。我們把混動(dòng)作為核心技術(shù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，對(duì)于將來(lái)的能源的多樣化以及動(dòng)力總成的多元化可以達(dá)到柔性的迅速對(duì)應(yīng)。

豐田公司從1997年開(kāi)始銷(xiāo)售混合動(dòng)力車(chē)輛，到今年在全球范圍內(nèi)一共銷(xiāo)售了1600萬(wàn)臺(tái)，累計(jì)二氧化碳減排達(dá)到了1.2億噸，這張圖是想通過(guò)全生命周期的二氧化碳評(píng)價(jià)這個(gè)觀點(diǎn)來(lái)看一看不同的動(dòng)力總成的二氧化碳減排效果，灰色柱子表示的是車(chē)輛使用過(guò)程當(dāng)中的碳排放，BEV是0，PHEV也比較低，顯示出了優(yōu)越性。

藍(lán)色柱子表示的是燃料生產(chǎn)過(guò)程當(dāng)中的碳排放，這是根據(jù)豐田公司一些內(nèi)部數(shù)據(jù)自己測(cè)算的，可以看到，BEV和PHEV在這個(gè)方面將來(lái)還有很大的減排潛力。

黃色柱子表示的是車(chē)輛生產(chǎn)和報(bào)廢過(guò)程當(dāng)中的碳排放，這三塊柱子加起來(lái)的話(huà)可以看到BEV、PHEV比混動(dòng)還是要有優(yōu)勢(shì)的。但是如果混動(dòng)的發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率提高到50%，同時(shí)在燃料方面結(jié)合一部分可再生的生物質(zhì)燃料的摻混的話(huà)，下一代的混動(dòng)可以達(dá)到比BEV和PHEV更低的全生命周期的碳排放。所以如果從全生命周期的碳排放這個(gè)角度來(lái)看，我們覺(jué)得混動(dòng)技術(shù)還是非常有潛力的一項(xiàng)技術(shù)。

下面我將向大家介紹一下豐田公司核心技術(shù)的混動(dòng)系統(tǒng)的改進(jìn)。豐田公司的混動(dòng)系統(tǒng)目前已經(jīng)到了第四代，導(dǎo)入國(guó)內(nèi)的是從第二代開(kāi)始的，第四代跟第二代相比增加了一個(gè)可以調(diào)節(jié)電壓的升壓系統(tǒng)，通過(guò)這個(gè)升壓系統(tǒng)可以靈活地調(diào)節(jié)系統(tǒng)電壓，實(shí)現(xiàn)了電機(jī)和電池系統(tǒng)的小型化、高效化和低成本。增加了這一套升壓系統(tǒng)的基本架構(gòu)，就是目前豐田公司混合動(dòng)力系統(tǒng)的核心架構(gòu)，公司內(nèi)部叫THS2。

對(duì)于電池、電機(jī)、控制器這些電器部件，通過(guò)這4代的進(jìn)化也做了很多改進(jìn)工作，首先是電池，我們剛開(kāi)始是用鎳氫電器，現(xiàn)在也同時(shí)在用一部分鋰離子電池，電池包的體積比一代大概減小了70%，輸入輸出功率也比第一代提升了很多。

上市20多年以來(lái)，電機(jī)也一直在做改進(jìn)，通過(guò)對(duì)磁石以及繞組方式的變化，電機(jī)的體積也比初代減小了接近60%，同時(shí)稀土的使用量也降低了大概96%?？刂破鞯捏w積也大概是第一代的一半左右，所以功率密度比以前達(dá)到了翻倍，同時(shí)對(duì)于內(nèi)部電子元器件的性能也做了提高，所以通過(guò)這些改進(jìn)實(shí)現(xiàn)了小型化，降低損失、降低成本。

剛才向大家介紹的就是作為豐田公司環(huán)保車(chē)輛核心技術(shù)的混動(dòng)系統(tǒng)技術(shù)。出于加快電動(dòng)化車(chē)輛推廣的想法，在19年豐田公司提出來(lái)可以對(duì)電機(jī)、電池還有控制系統(tǒng)等相關(guān)混動(dòng)技術(shù)專(zhuān)利進(jìn)行無(wú)償開(kāi)放，包括中國(guó)國(guó)內(nèi)，在全球范圍內(nèi)大概有2萬(wàn)3千件的專(zhuān)利權(quán)都可以免費(fèi)開(kāi)放。

接下來(lái)將向大家介紹一下豐田混合動(dòng)力系統(tǒng)的擴(kuò)展，我們從2016年開(kāi)始推出第四代混動(dòng)系統(tǒng)，內(nèi)部叫小容量、中容量，這次向大家介紹的是大容量的混動(dòng)系統(tǒng)。第四代混動(dòng)系統(tǒng)采用了通用化的設(shè)計(jì)方法，其結(jié)果就是可以用更短的時(shí)間、更低的成本來(lái)完成整個(gè)系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)。這是面向全球市場(chǎng)第四代混動(dòng)系統(tǒng)推出的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，16年最早推出的是普銳斯的1.8L，17年是凱美瑞2.5L，18、19前后推出了RAV4的電動(dòng)四驅(qū)混動(dòng)，還有雷克薩斯UX2.0L，以及接下來(lái)會(huì)向大家詳細(xì)介紹的漢蘭達(dá)2.5L電動(dòng)四驅(qū)混動(dòng)以及RAV4的2.5L插電混動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)快速開(kāi)發(fā)可以向全球市場(chǎng)快速推出混動(dòng)系統(tǒng)。

這是第四代的大容量混動(dòng)系統(tǒng)，通過(guò)對(duì)各個(gè)部件的技術(shù)改進(jìn)，提高了性能。

首先是混動(dòng)用的驅(qū)動(dòng)橋，通過(guò)縮小電機(jī)的體積，它的功率從123千瓦提高到了134千瓦，輸出的功率密度提高了25%，同時(shí)通過(guò)采用高轉(zhuǎn)速化的電機(jī)，它的輸出軸扭矩比舊款大概提高了10%，同時(shí)整個(gè)系統(tǒng)的全長(zhǎng)縮短了9%，重量降低了6%，實(shí)現(xiàn)了25%的機(jī)械效率提高，所以對(duì)于油耗的降低也做了貢獻(xiàn)。

這是全新設(shè)計(jì)的電池包，這個(gè)電池包安裝在第二排座椅的下面，同時(shí)由原來(lái)三部分的構(gòu)造變成了一個(gè)整體式的，所以在整車(chē)布置方面沒(méi)有變化，冷卻風(fēng)扇從3個(gè)減少到2個(gè)，所以總重量降低了12%，同時(shí)對(duì)于電芯也做了一些改良，提高了冷卻性能，電池的輸入輸出能力也得到了提高。

這是在其他的部件上做的一些工作，發(fā)動(dòng)機(jī)延用了TNGA2.5L的發(fā)動(dòng)機(jī)，只是把最高轉(zhuǎn)速提高到了6000轉(zhuǎn)，控制器也是與RAV4混動(dòng)通用的，并實(shí)現(xiàn)了21%的輕量化以及15%的電氣損失的降低，同時(shí)后軸也是用跟RAV4混動(dòng)相同的后軸，最大扭矩比原來(lái)提高了30%，后軸的扭矩分配可以達(dá)到80%。漢蘭達(dá)的混動(dòng)系統(tǒng)因?yàn)橹皼](méi)有導(dǎo)入國(guó)內(nèi)，所以我們把北美市場(chǎng)的三代漢蘭達(dá)的混動(dòng)系統(tǒng)跟四代混動(dòng)系統(tǒng)做了一個(gè)參數(shù)比較，雖然由于發(fā)動(dòng)機(jī)排量降低導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率降低了一些，但是由于采用了新的電機(jī)，轉(zhuǎn)速比原來(lái)提高，所以在輸出端的扭矩其實(shí)比舊款提高了18%。

這是RAV4的插電混系統(tǒng)，也采用了大容量的混動(dòng)系統(tǒng)。RAV4榮放的插電混是在混合動(dòng)力版本的基礎(chǔ)上，新開(kāi)發(fā)了一個(gè)大容量的鋰離子電池，安裝在車(chē)身的下部，同時(shí)提高了前置電機(jī)和控制器的輸出功率，通過(guò)電機(jī)提高了行駛能力，結(jié)合發(fā)動(dòng)機(jī)跟強(qiáng)化之后的電機(jī)，系統(tǒng)最大的輸出功率達(dá)到了225千瓦，目前為止這應(yīng)該是行駛性能最強(qiáng)大的一款豐田公司的SUV了。

這是起步加速性能和超車(chē)加速性能，越往左下角表示加速性能越好，可以看到RAV4榮放的插電版，比2.0T的增壓發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)型加速性能還要好。

這是跟混合動(dòng)力版本的起步加速和減速特性做了一個(gè)比較，可以看到插電混版本比混動(dòng)版本在這兩方面的性能都提高了很多，同時(shí)我們對(duì)油門(mén)踏板的操作也做了一些調(diào)控，結(jié)合運(yùn)動(dòng)模式可以體會(huì)到非常愉悅的駕駛感受。

這是RAV4榮放的插電混和混動(dòng)版本的一些參數(shù)對(duì)比，在這里需要向大家強(qiáng)調(diào)一下表里的WLTC工況跟國(guó)內(nèi)的有點(diǎn)不太一樣，沒(méi)有最后的超高速段。系統(tǒng)最大功率提高到225千瓦以后行駛性能比原來(lái)有了很大的提高，同時(shí)混動(dòng)模式的油耗性能也提高了10%，在這兩個(gè)方面都得到了非常好的效果。

接下來(lái)向大家介紹一下發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)。這是豐田公司對(duì)于提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率方面在以前做的一些工作，以及將來(lái)開(kāi)發(fā)的方向性。目前TNGA發(fā)動(dòng)機(jī)的最高熱效率是41%，我們覺(jué)得可能在不久的將來(lái)需要達(dá)到50%，所以為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo)還是有很多工作需要做的。

這是我們對(duì)提高熱效率做的一些開(kāi)發(fā)工作。提高熱效率方面來(lái)說(shuō)的話(huà)，增壓稀燃以及增壓EGR是非常重要的技術(shù)，應(yīng)該有達(dá)到45%以上熱效率的潛力。右邊的圖顯示的有效熱效率跟NOx排放的關(guān)系，我們都比較清楚稀燃情況下NOx是一個(gè)比較大的問(wèn)題，左邊的圖顯示的是豐田公司對(duì)于NOx和空氣過(guò)量系數(shù)的研究，跟右圖相比我們可以看到綠色表示的點(diǎn)，它的NOx排放比左邊的圖大概降低到了30分之1，這個(gè)時(shí)候空氣過(guò)量系數(shù)是2.5。隨著排放法規(guī)的加嚴(yán)，NOx的排放持續(xù)降低，豐田公司對(duì)于擴(kuò)大稀燃界限一直在持續(xù)做開(kāi)發(fā)工作。

這是豐田公司在燃料改性方面做的一些工作，這是跟日本的能源公司JXTG做的共同研究項(xiàng)目，通過(guò)燃料里面添加一些乙醇或者呋喃等含氧燃料，我們看看能夠達(dá)到什么樣的效果。這張圖具體顯示的是通過(guò)對(duì)于燃料成分進(jìn)行改性，對(duì)于稀燃界限擴(kuò)大和熱效率提高達(dá)到的效果，隨著燃料成分的變化，稀燃的界限在不斷擴(kuò)大，熱效率也在提高，尤其是添加了呋喃的燃料，燃燒期間可以大幅度縮短，在λ=1.8的情況下也可以實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的燃燒。

我們還做了對(duì)于燃燒的促進(jìn)效果非常好的硝基甲烷的實(shí)驗(yàn)，它的稀燃界限可以進(jìn)一步提高，但是因?yàn)樘砑游锸呛?，所以?huì)生成NOx，所以排放的惡化跟熱效率的提高是一個(gè)相反的效果，豐田公司接下來(lái)在對(duì)于下一代的燃料還會(huì)繼續(xù)跟能源公司進(jìn)行研究，結(jié)合后處理技術(shù)的提高和整體改善力爭(zhēng)實(shí)現(xiàn)近零排放。

剛才其他的演講專(zhuān)家也提到了二氧化碳減排是全世界接下來(lái)要面臨的一個(gè)共同的問(wèn)題，面對(duì)這個(gè)問(wèn)題豐田公司覺(jué)得除了發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)之外，從燃燒科學(xué)的觀點(diǎn)來(lái)看，石油精煉過(guò)程的二氧化碳減排也是有非常大潛力的，所以燃料技術(shù)的研究也非常重要。豐田公司下一步對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的開(kāi)發(fā)和燃料技術(shù)的開(kāi)發(fā)兩個(gè)方面都要繼續(xù)進(jìn)行。

最后做一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)，為了實(shí)現(xiàn)碳中和、近零排放的社會(huì)，需要結(jié)合燃料的制造，基礎(chǔ)設(shè)施的構(gòu)建以及下一代動(dòng)力總成的開(kāi)發(fā)等，全方位的技術(shù)開(kāi)發(fā)對(duì)于各個(gè)公司來(lái)說(shuō)都是接下來(lái)要面臨的挑戰(zhàn)。

作為豐田公司來(lái)說(shuō)還是希望繼續(xù)發(fā)揮混合動(dòng)力技術(shù)作為核心技術(shù)，進(jìn)一步提高各方面的性能，跟其他一些周邊技術(shù)相結(jié)合，達(dá)到最好的效果。同時(shí)我們認(rèn)為，不只是豐田公司會(huì)持續(xù)進(jìn)行開(kāi)發(fā)，其他的公司應(yīng)該也會(huì)繼續(xù)做這方面的工作，所以為實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性的社會(huì)以及為了用戶(hù)的笑臉，希望能夠跟大家共同努力，實(shí)現(xiàn)更好的節(jié)能減排的效果。

非常感謝！

敬請(qǐng)關(guān)注“2020第十二屆全球汽車(chē)產(chǎn)業(yè)峰會(huì)暨第八屆汽車(chē)與環(huán)境創(chuàng)新論壇”直播專(zhuān)題！

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