“換個角度看世界,會收獲到不同的東西,世界也因此以另一個面貌展示在你面前。”錢鍾書先生在《寫在人生邊上》里如是說。隨著《三體》、雨果獎影響力日漸擴散,不少人傾向于將“角度”切換成更具科技和時尚范兒的“維度”。
較之觀察角度,實踐角度更容易彰顯“維度戰術”的重要性,“降維打擊”所賦予的壓倒性優勢和內心優越感罕有匹敵,而跨高維度帶來的時空穿越奇妙體驗亦非同凡響。
文科生或許聯想起《星際穿越》中,主人公庫珀穿越五維時空,通過摩斯密碼的方式指導女兒墨菲解開操控重力的統一場方程,從而拯救了全人類。理科生則可能追溯到高斯積分,增加一個維度y就好比平面幾何借助輔助線的效果;又或者列舉出七軸機械臂,比起六軸臂在末端姿態時有無窮多組關節角度與之對應,在保證末端軌跡的同時,實現避障、避奇異點等二次任務。
產業亦概莫能外。當移動通訊終端關聯到“智能”新維度,“功能手機”戛然而止,諾基亞們的王座被徹底顛覆。而當航空、高架、地鐵拓寬了交通的維度,當代都市才演變出如今的風貌。
汽車產業的進化方向同樣被統括其中,包括當下緊鑼密鼓、如火如荼的電動化戰略,惟有將“力度”乘以“維度”,方能在強敵環伺時脫穎而出。
電動化,豈止線性發展?
“新四化”已然成為汽車行業公認的未來演化方向,其中業界踏足最深、競爭初顯殺氣的莫過于電動化,從三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池的材料技術之爭,到技術提供商與整車公司的潮流控制權之爭,再到以國別為界線的競爭博弈……在紛繁復雜的背景下,我們該如何洞悉電動化的發展規律?并在槍林彈雨中突出重圍?
顯而易見,深耕電動化技術研發,是參與競爭的最底層基礎。在電動汽車足以與燃油車并駕齊驅的百年歷史上,技術因素始終是決定其命運起伏以及廠商勝負的關鍵要素。
十九世紀末電動車、蒸汽機車和汽油車并成車輛雛形,直至1935年原始EV因為技術性能落后被燃油車徹底淘汰,可以視為電動汽車第一波浪潮;七十年代大氣保護法和歐佩克石油禁運迫使業界再尋燃油車替代方案,于是有了賽百靈CiTICars量產、寶馬開發1602 E、豐田參與通產省工業技術院電動化項目;1990年清潔空氣法修正案和1992年能源政策法案催生了第三波電動化浪潮,通用EV1和豐田普銳斯分別在1996年和1997年問世,宣告電動化復蘇于實用正軌。
每一家電動化先鋒廠商都自有優勢,而以技術迭代清晰度和與整車換代關聯而言,豐田堪稱典范。
九十年代到2000年被豐田定義為混動車HEV的認知期,豐田動力控制單元PCU首創溫度傳感器內置IGBT,不過功率密度較低,每KVA體積17.4L,電池從圓柱形鎳氫向方形過渡;隨后是擴銷期的第二代技術,三電繼續全面升級;2010年前后的正式普及期,電池采用無刷電機,而電機轉速倍增至13,500rpm;2015年前后的全車系推廣期,不但PCU功率密度達到第一代的2.5倍,而且電池也進入鋰離子開發階段,電機轉速直指17,000rpm,體積從第一代的5.1L減至2.2L。
與器件技術不斷升級相伴的是,豐田電動化車輛性能突飛猛進,也越來越廣為消費者接受。截至2019年豐田累計銷售了超過1,300萬輛混合動力車,占全球混動市場80%的份額。
但你以為這樣的線性發展便能令豐田自我滿足了么?市場的反饋賦予了豐田全系普及電動化技術的決心。
油電混合動力、插電式混合動力、純電動和氫燃料電池是當前汽車電動化的幾大主流技術路線,各自的優劣長期爭議不斷。如果說,“我都要”的路線并不止豐田一家采納,那么如何將幾種技術路線彼此關聯、從路“線”鋪開為“面”,便再難尋第二家。
之前訪問位于常熟的豐田汽車研發中心(中國)有限公司(以下簡稱“TMEC”)時,技術人員告訴《每日汽車》記者,幾種新能源汽車模式在電機電控方面存在較大的通用性,“以HEV為基礎,拿掉汽油機總成,放大電池電機,便是EV;將HEV電池電機放大,并且汽油機關聯到電池,可以對其充電,則是PHEV;用氫燃料電池取代汽油機給電池充電,則是FCEV。”
剛剛閉幕的上海車展上,豐田全球首發了其量產EV車型C-HR和奕澤,同時還帶來了全新RAV4和埃爾法、威爾法三款全新HEV車型。豐田也成為車展上唯一帶來HEV、PHEV、EV和FCEV全方位電動化技術產品的廠商。
傳統的一維發展路線或許能夠深挖效率和技術水準,但終究難以兼得多種方案的優勢。倘若兵分幾路,又可能“分散火力”,難以聚焦。豐田擴線為面,恰恰是拓展出了新維度,讓原本可能相互掣肘的各種方案反而相互構成支撐。
只是,這還并非豐田電動化“高維度戰術”的全貌。
立體構筑能源循環社會
倘若回顧當前所有的車企巨頭新口號,則幾乎無一例外都打出了“轉型出行移動服務提供商”的旗幟。
當強強相遇PK之時,傳統的線性維度比拼便難以拉開差距,而平面式擴張亦可能被后來者跟隨。于是豐田便又開辟了新的立體維度——深入思考未來社會的能源結構,并將所認定的終極能源氫燃料電池和其他電動化路線與之相結合,決意通過氫能與電能構建未來能源循環社會。
電動與混動之述備矣,而氫燃料電池優勢何在?概括起來有三個要點:首先是原料來源較為清潔,除了化石燃料裂解之外,生物質和生活垃圾生成的沼氣、工業副產品、褐煤等可以被用來制成氫氣,而風電和太陽能也能用于電解水制氫,后面幾種途徑相對環保。其次是氫燃料能量密度明顯高于傳統電池,經過3分鐘充氫,車輛能夠實現500公里以上續航里程。第三,沒有廢氣排放,理論上生成物只有水。
基于如是特性,氫能源較為容易實現高效率循環。更難得的是,氫燃料電池還能同其他電動化技術路線形成協同效應。豐田在橫濱設立了Hama Wing驗證項目,利用風力發電,電能用于電解水制氫,而電能恰恰儲存在回收的普銳斯電池組群中。
“社會”二字,意味著豐田絕不會獨自行動。從2015年CES展上公開5,500多項氫燃料電池技術專利,到新近公開兩萬多項混動在內的電動化專利,豐田打算同更多的企業、機構聯合構建新生態。2017年10月30日,TMEC加氫站落成后,豐田打算用時三年展開氫燃料電池車耐久性和品質測試,并希望在中國同政府、汽車行業聯合摸索、構建“氫能源社會”。
較之兩年前的“氫能源社會”提法,“未來能源循環社會”覆蓋了氫能與電能,更為全面和富有適應性。豐田在提升維度的同時,并不忘對自身的方針策略持續優化和完善。
跨越縱深、構建體系,形成遠超單線程和一維操作的效果,豐田的“多維度策略”為中國發展電動化和新能源提供了絕佳的借鑒和示范,而在超越國界的攜手中,我們完全可以期待發現更多的新維度,為全人類的未來共同命運尋求前所未有的突破路徑。
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原文標題:關注丨汽車電動化光有“力度”不夠,請再乘以“維度”
文章出處:【微信號:e700_org,微信公眾號:汽車工程師】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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