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鮮為人知,豐田混動也是抄作業!抄了誰家?

一種說法風行多年:世界上只有兩種混動,一種是豐田THS,一種是其他。

THS,Toyota Hybrid System,豐田混動系統,豐田的金字招牌。THS是世界上最早量產的混動系統,在問世後長達十幾年的時間裡獨領風騷;這也是迄今最成功的混動系統,豐田THS混動車型累積銷量已破2000萬輛。

鮮為人知,豐田混動也是抄作業!抄了誰家?

混動技術一直是豐田的金字招牌

人們幾乎都以為是豐田“發明”了THS混動系統,卻不清楚這項技術的真正來源。

30年前,

到底是什麼原因促使行事謹慎的豐田“突然”轉向混動技術研發?為什麼這一全新的技術僅用兩年多的時間就能裝車上市?為什麼現在THS混動又反而漸成豐田身上的包袱?

高層“衝動”逼出豐田混動

1992年,一向深謀遠慮的豐田英二(時任豐田名譽會長)下了個指令,要求豐田開始謀劃面向新世紀的汽車。1993年9月,豐田啟動G21專案,G代表globe,全球之意,21即是21世紀。

21世紀的汽車應該是什麼樣子,大家心裡都沒譜,結合當時的天下大勢,思來想去,G21專案組覺得應該圍繞“節能、環保”做文章。豐田高層的指示,先是要求新車型要能省油50%以上,這個已經很不好辦了,沒想到豐田英二覺得這只是個“小目標”,直接來個層層加碼,要求把省油目標提高到100%。

如果是省油50%,還有可能靠提高發動機和變速箱的效率來搞定,實際上,當時豐田已經在研發缸內直噴發動機。但省油一倍的指令,讓專案組徹底死了這條心,只能另闢蹊徑。

1990年代初,在節能環保的壓力下,全球各大汽車廠商都已經開始考慮“後發動機時代”的汽車動力問題。通用汽車1990年釋出了電動概念車Impact,演變為1996年量產的EV1;賓士提出“重新思考汽車”,1993年推出的Vision A 93概念車也有電動版本(這款概念車就是賓士小型車A級的前身)。

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賓士1993年釋出的概念車Vision A 93

在發動機上搞最佳化不行,電動和氫能指不上,1994年底,豐田G21專案鎖定了混動。

當時的G21專案負責人是內山田竹志,後來人稱“混動先生”、“普銳斯之父”,現任豐田會長。

豐田混動來自誰家?

對於汽車來說,油電混合動力技術並不新鮮,甚至可以說是一項“古老”的技術。

自19世紀末問世以後,早期的汽車一直是三種動力並駕齊驅,內燃機汽車、蒸氣機汽車和電動汽車三強爭霸,直到1920年代,內燃機汽車才漸漸一統天下。

汽車問世不久,就不斷有人嘗試把內燃機和電機兩種動力源塞進一輛汽車。“內燃機+電機”就是油電混合,當時的發明家們搞混動的目的各不相同。

保時捷1900年發明的Lohner Porsche Mixte用前輪兩個輪轂電機驅動,電能來自鉛酸電池。以當時電池的水平,續航肯定不行,於是保時捷在車子後座下加了一個單缸發動機,帶動發電機來供電——這分明就是現在理想汽車用的增程式技術。

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保時捷發明的Lohner Porsche Mixte屬於串聯式混動

1905年,一個名為H。 Piper 的美國工程師申請了一項專利,是給汽油發動機汽車額外增加一個電機,共同驅動汽車,這樣可以解決當時發動機功率不足的問題,增強汽車的動力。

隨著電動汽車的沒落,油電混動技術也一時歸於沉寂。一直到1960年代,這項技術才重新受到關注,這次是為了應對日益高漲的環保呼聲,把汽車油耗降下來。

豐田從1968年開始開發以燃氣輪機為主的新動力系統,燃氣輪機體積小巧,很適合和發電機、電機搭配使用,當時沃爾沃等廠商也在搞這種用燃氣輪機發電來驅動汽車的串聯式混動。在1970年代,豐田釋出過兩款燃氣輪機串聯混動概念車,但到1980年代初,這個專案擱淺。

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據美國汽車媒體Car and Driver披露,豐田當時召集了8位頂尖工程師開始了混動研發,第一步工作就是去翻資料,查閱混動技術相關文獻。

美國TRW公司1971年發表的一份混動技術成果讓豐田如獲至寶,照搬並進行最佳化後,就成了讓豐田日後在混動界揚名立萬的THS。

TRW公司四位工程師發明的混動系統,用一套行星齒輪把發動機、發電機、驅動電機的動力耦合到一起。看看!

行星齒輪組、雙電機

,這不就是豐田THS混動最著名的兩個標籤嗎?

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美國TRW公司1971年申請的混動結構專利

當然,在1970年代初TRW公司的工程師發明這套混動系統時,電子技術還比較落後,只能用電晶體電路來控制系統的運轉,難免有粗陋不周之處。

20多年過去,豐田接手再搞這套系統時,可以利用微處理器(晶片)對發動機、發電機、電機進行復雜而精密的控制。除此之外,豐田進行了另一項重要工作,就是找到可靠耐用的電池,為此拉來了松下當幫手,共同研發混動系統的電池。

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豐田THS混動系統行星齒輪組圖解

豐田不用“發明”混動,而是拿來現成的結構做最佳化,THS的研發進度就快得驚人

:1995年才確定方案,到1996年底就搞出原型車;1997年8月完成了所有測試;1997年9月開始試生產;1997年10月首款混動車型普銳斯正式釋出。

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豐田普銳斯概念車亮相1995年東京車展

從混動系統開始研發到普銳斯正式上市,僅僅用了兩年多的時間,這比開發一款汽油版新車的時間還要短一倍。

THS為何反成豐田包袱?

普銳斯首先在日本上市,2000年開始面向國際市場銷售。豐田的THS混動技術轟動一時,並在隨後長達十餘年的時間中在全球一家獨大,幾乎成為混合動力的代名詞。到現在,THS技術已經更新了5代,大部分豐田車型都推出了混動版本,豐田混動車型累計銷量在今年突破2000萬輛。

然而,

THS混動技術的巨大成功,也讓豐田陷入了“路徑依賴”,

在向電動化轉型的關鍵時刻,顯得有些遲疑不決。

G21專案負責人,當年的“普銳斯之父”內山田竹志早已升任豐田汽車會長。在接受媒體採訪時,這位“混動先生”時時表達對混動技術的執念。他認為電動汽車成本太高,如果快速普及會導致所有汽車企業的虧損,也覺得2030年電動汽車銷量達到30%的預測完全不靠譜。

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內山田竹志和第一代普銳斯

在內山田竹志心目中,豐田的混動已經具備電池、電機和電控,進可攻退可守。以豐田混合動力系統為基礎,加大電池容量並增加一個可充電裝置,就是插電混動;擴大電池容量並去掉髮動機和油箱,就變成了純電動車。

這個想法不能算錯,但從這幾年的行業發展來看,電動化轉型之快遠遠超出豐田預期,而電動汽車技術也絕非內山田竹志說得那樣簡單。

特斯拉已經成為第一家實現盈利的電動汽車公司,而在今年初放棄燃油車的比亞迪,專注插電混動和純電動,銷量和利潤都成倍增長。

在全球最大的中國市場上,新能源汽車滲透率現在已經直逼30%;從全球各大汽車公司的轉型速度和公佈的規劃看,電動汽車銷量達到30%不會等到2030年。

豐田的誤判,根本上在於

用燃油車的角度去理解電動汽車

。從特斯拉和比亞迪的新車型來看,

燃油車和電動車是兩個物種,一個是機械產品,另一個是電子產品

。從一輛燃油車出發,不可能演變出部件高度整合、電池車身一體化的電動汽車,也不可能實現高度的智慧化。

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豐田為電動汽車開發了e-TNGA平臺

豐田不可能按照內山田竹志的想法,從現有的混動架構進化出一輛先進的電動汽車,雖然豐田擁有三電核心技術,但要向電動汽車轉型,還有很多課需要補。

何況豐田的THS混動技術現在已顯頹勢,這種從燃油車基礎上演化出來的混動技術,無論是效率還是效能,都比不上從電動車思路演化出來的混動——比如比亞迪的DM-i。