丰田将以电池和氢能事业 驱动次世代技术改变汽车未来

近日，丰田汽车面向记者团，公开举办了一场技术说明会。为使大家能够切身理解新体制方针主题——“电动化”“智能化”“多样化”，丰田对新技术进行了展示与说明。

会上，电动化的次世代技术介绍尤其引人瞩目。今年5月成立的组织BEV Factory总裁加藤武郎，以及将于7月开始担任氢能Factory总裁的山形光正，就新组织研发的产品与事业展望进行了解说，并公开了20项以上的次世代技术开发情况与细节。

(资料图片仅供参考)

该活动的负责人中嶋裕树副社长在会上说：“无论是被视作混合动力技术代名词的普锐斯，还是氢燃料电池轿车MIRAI，至今为止丰田凭借自身技术实力，攻克了很多技术难题，开拓了未来。丰田将继续通过技术的力量，为消费者创造美好的未来，并将汽车与社会链接起来，引领构建崭新的未来社会。”

【BEV】支撑达标2030年350万台计划的次世代电池

BEV Factory成立后，首次站在公众面前的加藤总裁宣布“BEV将改变未来。汽车、制造方式、工作方式的改变，将会促进丰田未来的发展。”。

本次说明会中首次公开了两款有望被搭载到次世代BEV上的锂离子电池，这两款次世代电池分别为性能版与普及版。

“性能版”：通过电池高能量密度化与空气动力等车辆效率的改进，搭载性能版电池的汽车，续航里程将是以往车型的2倍，可达1000km，并且预计成本能降低20%，实现快充不到20分钟的目标。

“普及版”：此外，作为普及版，搭载于HEV（混合动力技术车）的双极性镍氢电池上已应用的双极结构，也将被应用到次世代BEV产品上。

所谓双极结构是，将单面分为正极和负极的集电体堆叠而成的构造。这种结构不但体积更小，且比HEV电池里使用的大电流集电体的面积更大，但要精准无误地堆叠这些集电体，则存在技术难点。

续航里程比以往车型增加20%，快充同样可以达到30分钟以内。由于零件数量可控制在4分之1到5分之1左右，预计成本可降低40%。

另外，还有一款集这两款次世代电池“优点”于一身的高性能版。该款电池的正极采用了高镍材料，并且使用了双极电极结构。

这样一来，高性能版与性能版相比，续航里程将可再增加10%，快充可达20分钟以内，成本有望降低10%。

【BEV】发现全固态电池“新技术”

在这次说明会上还公布了一个被称为“改变BEV游戏规则”的有关全固态电池的新消息。

由于全固态电池的电解质为固体，因此离子运动速度更快，对高电压、高温环境更具耐受力。因此能够有效提高输出功率、增加续航里程、缩短充电时间。

但是目前该产品还有一个有待解决的课题，那就是电池寿命较短。固体电解质由于电池的充放电会导致反复膨胀和收缩，在这一过程中可能会出现龟裂，最终导致离子难以通过正负极之间。

据说，丰田正是发现了克服这一课题的新技术。未来，待成本问题解决后，将全面投入到量产的研发工作中。

丰田汽车曾在2021年时表示“全固态电池的导入将从HEV车型开始”，但丰田通过重新评估后明确表示，全固态电池将作为BEV车型电池，计划于2027~28年实现量产化。

另外，丰田将与Prime Planet Energy & Solutions（PPES）推进性能版，与日本丰田自动织机公司推进普及版、高性能版、全固态电池的共同研发。集丰田集团全部技术实力，努力实现产品量产化。

【BEV】应用于火箭技术的空气动力技术

决定BEV性能的不仅有电池研发，还要配套考虑如何降低行驶阻力、能源再生的进一步扩大、汽车整体的能源与热管理等车辆研发因素。

作为车辆的研发项目之一，加藤总裁还在会上为大家介绍了他们与日本三菱重工业宇宙事业部，共同研讨的空气动力技术。该项目致力于将火箭的超音速技术应用于汽车的研究。

火箭与空气摩擦、压缩会产生大量的气动加热，而航空事业中有一种技术可以保护火箭机体在这种环境下不受损伤。丰田的研发人员们则是讨论将该项技术运用于造车范畴。

通过对车身表面进行处理，控制车身与空气流动时所接触部位摩擦力，有效抑制阻力。

譬如设定现有车身的CD值（汽车风阻系数：表示汽车受空气阻力影响大小的标准）为0.20，进行技术处理过后，预期再降低该数值的10%。

另一个亮点是，该项技术将有助于兼顾设计美学与空气动力学，车身原料无论使用钢材还是铝合金都不会造成阻力影响。这项技术的研发蕴藏着巨大潜力。

目前，丰田汽车以3年后实现量产化为目标，顺利推进研发中。

【BEV】随着制造水平的进化，投资和工序都减半

加藤总裁谈到：“次世代BEV可谓是‘商品的进化’，而其背后，又需有‘制造水平的进化’支撑。”

未来的制造将会是二分之一。也可称之为‘BEV half’。模块结构和车辆自动化移动生产线技术将生产工序和工厂投资分别减至二分之一。再加上数字孪生技术的力量，将实现生产准备前置时间减少至二分之一。

次世代BEV车体为分成前、中、后部三大块的新模块结构。

只有中部搭载了电池。前、后部均不受影响，因此可快速地将电池的进化同步于汽车。

被称为一体化铸造技术的铸造工法，便是实现该模块结构的生产技术之一。

目前bZ4X的车身后部由86个金属板部件、33个冲压工序构成。将其用铝压铸造法一体成形，最终可将零件数量和工序变为1个。

目标是让成本和重量都低于现状，同时发挥丰田的强项之一，TPS（丰田生产方式）的力量，大力提高生产性。

此外，还要介绍另一项技术——“车辆自动化移动生产线技术”。即让组装中的汽车自行行驶，移动到下一个工序。

极端地解释，便是在汽车前、中、后部的三个部件上，配备电池、电动机、轮胎、无线终端，以这种状态让其自行行驶。

这样一来，生产线上便无需传送带，工厂的布局也将不受限制。如此，以年为单位的量产准备时间和高达数十亿日元的工厂投资等，都能实现大幅度的削减。

目前，相关部门正以3年后引进为目标，加速研发中。

【氢能】30年研发的积累造就次世代燃料电池

关于氢能，工作人员断断续续地介绍了丰田很多相关进程和技术。

此次，氢能Factory山形总裁表示要以研发、生产、销售一体化的形态推进事业化，直言“必须彻底整理和明确数据，提供能负担得起的商品”。丰田汽车已提出了2030年10万辆份的燃料电池的订单一事，并表达了燃料电池市场将以商用车为中心扩张的愿景。

但是，使用氢能的燃料电池单元也好，氢能本身也好，价格仍然难以负担。

为了推进氢能在大型商用车等的普及，在展示区，介绍了行驶和油耗性能都得到提高的商用次世代电池单元技术，以及降低车载储氢罐制造成本的技术等，此外，还针对氢能的制造技术等，进行了解说。

【氢能】面向商用的下一代FC系统

燃料电池由称为“电池单元”的薄板状回路重叠而成的电堆构成，通过氧和氢发生化学反应而发电。

此次展览展示了发电量为现行电池单元130%的下一代产品。

在耐久性上，比起以往的内燃机汽车，到需要维修的时间延长了2.5倍，考虑到一般的汽车寿命，甚至可以说几乎不需要维护。

另外，与现行的电池单元相比，构成电堆的成本减少了一半，续航里程增加了20%，如果是从东京到大阪，中途已无需填充，可以说实现了相当大程度的改善。

次世代电池单元可以说，凝聚了丰田30年积攒下来的技术和经验。

可实时测量和分析电池内部发生的现象。以纳米级别的技术，模拟预测化学反应。以及，引发化学反应的触媒的涂布也做到高度的精密。

高度的技术力，延缓了因腐蚀等引起的劣化，制造所需材料的价格也变得低廉。这样具有高竞争力的次世代电池，计划在2026年完成实际应用。

【氢能】用汽车制造技术“制造”氢能

此外，还介绍了在提高次世代电池单元性能的同时，削减氢能本身成本的技术和手段。

电装福岛于3月公开的电解水制氢装置中，应用了MIRAI的燃料电池技术。

通过氢和氧发生化学反应而实现发电的MIRAI的电池，和将水电解制氢的装置中，电池使用零件的9成是相同的。对于制氢，丰田同样蓄势待发。

另外，研讨会上还有报告表示，关于使用泰国鸡粪产生的生物气体制造氢能这一项目，与三菱化工机共同研发的实证机器，未来也将引入泰国，推进现地的成制造和消费。

【氢能】针对乘用车推进储氢罐的异形化

在大型商用车上搭载氢的储氢罐，目前为直径约50cm，长度约2m，以碳纤维等作为原材料的圆筒。

若将该储氢罐规格化为1种，储氢罐所需的成本便能削减25%，能够加速普及。通过将气态的氢液化，又可减少体积，确保行李箱的容量等。

氢能Factory的Chief Project Leader，滨村芳彦总监（氢能事业领域），关于储氢罐的形状，还介绍了被佐藤恒治社长问道“为什么一定要做成圆型呢？”的逸闻。

“佐藤社长也是技术人员。他本人其实知道答案，但仍然提出了这个问题。于是我也顺势回应道：‘即使不是圆筒型也是可以的哦’”。

于是，研讨会上公开了还在研发中的鞍型和平板型的储氢罐。让储氢罐异形化，有助于实现对现有汽车的扩展和设计自由度的提高。

另外，关于下一代FC系统的电池，相关部门也在考虑推进减半尺寸的研发，从小型到大型，将实现摆脱搭载车型的限制而展开工程。

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