以混合动力为突破,发展多种能源

——访丰田汽车公司研发副总裁Gerald Killmann先生

作者:Christian Otto 马 璞 文章来源:AI《汽车制造业》 点击数:19 发布时间:2017-08-30
2017年年初,丰田混合动力车的销量突破了1 000万辆大关,在此之际,本刊记者采访到了在欧洲工作的丰田汽车公司研发副总裁Gerald Killmann先生,主要谈到了丰田燃烧技术的下一步研发、混合动力驱动技术发展、纯电力驱动以及氢燃料汽车的发展。
以混合动力为突破,发展多种能源

AI:总体来说,丰田对环境的战略是什么?

Gerald Killmann先生:作为全球最大的汽车制造厂商之一,丰田在保护环境方面很早就开始积极采取行动,早在2015年,丰田就公布了“Toyota Environmental Challenge 2025(丰田环境挑战2050)”战略,包括6大内容:新车CO2零排放、产品生命周期CO2零排放、工厂CO2零排放、对水环境的影响最小化、构建循环型社会和体系以及创建人与自然和谐共存的未来(见图1)。我们的各项研发和生产工作都是基于这个整体战略开展的。

图1  “丰田环境挑战2050”战略的架构

AI:首先您能谈谈传统内燃机及其与混合动力结合应用的研发情况吗?

Gerald Killmann先生:传统内燃机在我们的研发投资中占有非常重要的比例,在今后的10年中,内燃机仍然是我们的研发重点。当然,我们也越来越强化混合动力技术与内燃机技术的相互结合,这也就意味着内燃机研发的一些技术也要应用于混合动力的技术中,特别是发动机热效率优化的设计与混合动力驱动系统研发相结合。比如基于TNGA丰田新全球架构的新型动力总成,就包括一系列燃效更高、排放更低的发动机和变速器系列产品,也包括与混合动力系统结合的应用。丰田在2015年底推出的第四代普锐斯(见图2),已首次采用了TNGA新型动力总成,今后还将在一些车型中扩大以TNGA发动机产品为首的系列产品及其应用,从而进一步提高开发效率,削减成本。

图2  丰田普锐斯混合动力车全球销量遥遥领先(图为第四代普锐斯)

AI:据我们所知,TNGA发动机在能效方面表现不错,具体是怎么实现的?

Gerald Killmann先生:在TNGA发动机的能效提升方面,丰田主要通过3个关键点来达到目标:一是把燃烧优化做得更好,这方面我们更偏向于电子化的处理,因为这样能够更好地做到燃烧的精确控制和成本控制;二是适度提高压缩比;三是减少发动机的四大损失,包括摩擦损失、泵气损失、冷却损失和排气损失。

AI:内燃机的研发主要集中在丰田的一个研发中心还是分布在全球各地的各个研发中心?

Gerald Killmann先生:针对内燃机硬件的研发工作主要集中在日本,近15年来,我们也强化了在欧洲的柴油机研发工作,1.4 L柴油发动机就是一个最好的例子。今后,欧洲的研发战略和研发目标也逐渐会转移到混合动力方面。

AI:从您的角度来看,这意味着柴油发动机很快就会不再适用了吗?

Gerald Killmann先生:尾气排放的法律法规很早就提出来了,早在4年前,欧盟就明确规定了未来的发展方向。丰田内部也清楚地知道,要想满足法律法规的要求,就需要去做更多的研发工作,这就导致了研发成本的增加,也就是说,柴油发动机的价格会越来越高,反而混合动力会变得越来越经济。因此,在很多车型中,特别是在小型车辆中,我们都会尽量采用混合动力,例如Aygo在很早之前就停止使用柴油机了,今年起也只有Yaris还使用柴油机,而我们的CH-R从一开始就没有采用柴油机。
就目前来看,柴油发动机仍然会在较大型的车辆中继续使用,例如Hilux轿车,在这类车辆中,排气后处理较好而且价格也能被消费者所接受。

AI:2016年丰田在德国的汽车车队CO2排放量排名第二,车队CO2排放量约108 g/km,比2015年减少了6.7%。那么,您可以对2020或者2021年的CO2排放量做预测吗?因为从那时起欧盟将执行上限为95 g/km的CO2排放量的规定了。

Gerald Killmann先生:实际上从2012年开始,在德国的丰田和雷克萨斯的混合动力轿车的CO2排放量就已经明显低于规定排放值,这是非常有意义的。如果我们能够让所有的汽车消费者对混合动力感到满意,那么未来减排的目标就可以大力推进。2016年,我们在德国销售的混合动力汽车数量翻了一番,达到了3万辆。从长期发展的角度来看,我们希望混合动力车的比例在所有车型中占到40%甚至50%以上。

AI:随着目前环境问题的日趋严重,为了绿色环保与节能减排,汽车厂商纷纷将更多目光投向了电气化和多种能源的研发和应用,您能谈谈目前的研发现状吗?

Gerald Killmann先生:就目前来看,石油仍然是主要的汽车年能源。汽车厂商也在研发各种的新型动力系统,为的是综合利用多种能源和燃料,例如氢能源、电能以及生物燃料等。另外,降低油耗和尾气排放研发也是各大车厂所做的,燃油效率更高、尾气排放更少的汽车也会越来越多地在未来投入到市场当中。

丰田一直在研发以油电混合动力技术为核心的多款混合动力汽车(HEV),包括插电式混合动力车(PHEV),当然,丰田在纯电动汽车(EV)和氢燃料电池汽车(FECV)等方面同样拥有世界领先的技术力量。

丰田从1997年推出全球首款量产混合动力乘用车普锐斯到2015年第四代普锐斯上市,丰田一直在为实现绿色环保而努力,最终希望汽车能够在不破坏环境的前提下满足社会的交通需求。另外,丰田也会继续探索各种可能性以充分利用各种能源形式,包括氢能、汽油、柴油、电能和其他石油替代燃料。根据各国的能源状况、基础设施和政策环境,在合适的时间和地点为用户提供合适的汽车是丰田一直在做的事情。

AI:谈谈您对多种能源汽车市场发展的看法吗?

Gerald Killmann先生:从能源的特点、配套设施和技术成熟度等方面综合考虑,我认为电动汽车首先应从短途用途开始普及,氢燃料电池车则是从中长途用途开始普及,而替换目前大部分汽车的,将是混合动力车或插电式混合动力车。

AI:2017年初,丰田混合动力车的销量突破了1 000万辆大关,这对于丰田来说是一个具有历史意义的数字,您是怎么看待混合动力车的发展呢?

Gerald Killmann先生:根据丰田公司的调查数据显示,截止到今年1月末,混合动力车的全球累计销量已经达到1 004.9万辆。从1997~2017年的20年间,混合动力车不断在研发、推广,直至得到用户的接受,在此期间,混合动力车的研发与销售一直处于上升状态,不仅仅只是在欧洲,而是全球各个地方。预计到2050年时,混合动力汽车将占据大部分市场份额(见图3),对于环境保护来说,混合动力车或者更加环保的车型已经成为世界各大车厂的研发重点,汽车整体行业都在为节能环保尽自己最大的努力,而丰田早已先行一步,成为混合动力车的中流砥柱。

图3  汽车发展走势预计

混合动力汽车所具有的优点主要是在燃油方面,可降低油耗,具有较好的经济性,从而达到节能减排与较低燃油费的目的,混合动力车也越来越被人们所接受,所以未来混合动力车也会继续大力发展,这点是毋庸置疑的,另外,插电式混合动力车也有较好的发展前景。 

AI:2016年11月,丰田在日本成立了新的电动汽车智囊团,这个团队与欧洲研发团队的工作有交集吗?

Gerald Killmann先生:我和我所在的研发团队虽然在德国,但与日本的电动汽车研发团队一直都有着密切的工作交流和往来。在欧洲,我们也很重视纯电力驱动技术的研发,只是过去几年的销售情况不够理想,因此我们把注意力转移到混合动力方面了。但随着情况的变化,例如充电基础设施的改善,我们也认识到纯电力驱动也是一个充满前景的市场,几年后我们也将推出蓄电池驱动的车辆。

AI:丰田蓄电池研发和生产的供应链在日本的发展怎么样?

Gerald Killmann先生:目前丰田有自己的蓄电池技术研发中心,以保证我们始终拥有最新的技术和水平。与此同时,我们也加强了与向我们提供全套蓄电池产品的供应商的合作。这些厂商和我们一起经营着3家在日本的合资工厂。从这方面讲,可以说我们的供应链是非常完整的。

图4  丰田Mirai引领着氢燃料汽车的发展

AI:近几年,丰田加强了氢燃料电池汽车的推广,例如Mirai(见图4、图5),这种车辆无处不在,无论是在加拿大、美国或者阿联酋,但是氢燃料电池汽车在哪里能够真正腾飞起来?

图5  Mirai燃料电池车构造

Gerald Killmann先生:Mirai轿车在市场上的出现,的确有力推动了氢燃料电池汽车的发展,同时也推动了例如加氢站这些相关基础设施的
建设。

全球各地的市场对氢燃料电池动力车的反应是不同的,其中,欧洲市场对这种车的兴趣处于增长阶段,因为人们也认识到氢是一种可再生能源,不仅仅只是用于驱动汽车。目前,我们已经加速了第二代氢燃料电池汽车的研发,在未来,我们将推出第二代氢燃料电池汽车,并希望能够将该技术应用在其他车型中。