10月28日-29日，由嘉定政府支持，國家特聘專家汽車組及蓋世汽車聯合主辦的“2020第十二屆全球汽車產業峰會暨第八屆汽車與環境創新論壇”隆重召開。此次論壇以“思辨謀局，創新落地”為主題邀請百名權威嘉賓，共同探討中國汽車產業在新形勢、新格局和常態化疫情防控下，有序發展的思路舉措。會議期間，豐田汽車研發中心（中國）有限公司北京創新中心主任坂井光人發表了題為“豐田公司混動化技術路線”的主旨演講。

以下為演講實錄：

徐老師，非常感謝您的介紹，各位專家、各位老師大家好！我是豐田汽車研發中心的坂井光人，今天非常高興能夠在論壇做一個演講。今天我將向各位老師介紹一下豐田公司的混動化技術路線。

這是今天我要講的內容，首先是汽車產業面臨的環境變化，然后是豐田混動系統的改進，以及將來的擴展，再就是下一代發動機技術的開發，最后做一個簡單的總結。

首先是汽車產業面臨的環境變化，以及豐田公司將來應對方式的一些想法。進入20世紀以來全球交通的發展給社會帶來巨大利好，同時也給我們帶來很多需要解決的全球性的社會問題。所以我想大家應該也都比較清楚，汽車行業也面臨能源安全，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致的大氣污染等問題。

豐田公司在2015年提出了環境挑戰2050計劃，目標就是人、車和自然實現一個和諧共生的社會，一共有6個方面的環境挑戰，其中新車二氧化碳減排的挑戰是到2050年新車碳排放比2010年降低90%。我們要降低車輛行駛時的二氧化碳排放的話，電動化車輛的普及是不可或缺的，豐田公司2017年提出來在2030年時銷售的新車里面混動和插電混達到450萬輛，純電動和FCV達到1百萬輛，也就是說電動化的車輛在當年新車銷售要達到550萬輛，但是隨著之后的一些環境、政策變化，豐田公司又提出來要提前5年實現這個目標。

剛才提到電動化車輛的普及，豐田公司在混動技術的開發中對于電機、電池和控制器方面積累了豐富的經驗，把這些混動開發的經驗可以擴展應用到將來的插電混、BEV和FCEV上面去。我們在混動的基礎上，如果增加充電功能的話就可以變成插電混，如果在插電混基礎上把發動機去掉的話就可以變成BEV，如果把燃料電池堆和氫瓶再加上去的話就可以變成FCV。我們把混動作為核心技術進行開發，對于將來的能源的多樣化以及動力總成的多元化可以達到柔性的迅速對應。

豐田公司從1997年開始銷售混合動力車輛，到今年在全球范圍內一共銷售了1600萬臺，累計二氧化碳減排達到了1.2億噸，這張圖是想通過全生命周期的二氧化碳評價這個觀點來看一看不同的動力總成的二氧化碳減排效果，灰色柱子表示的是車輛使用過程當中的碳排放，BEV是0，PHEV也比較低，顯示出了優越性。

藍色柱子表示的是燃料生產過程當中的碳排放，這是根據豐田公司一些內部數據自己測算的，可以看到，BEV和PHEV在這個方面將來還有很大的減排潛力。

黃色柱子表示的是車輛生產和報廢過程當中的碳排放，這三塊柱子加起來的話可以看到BEV、PHEV比混動還是要有優勢的。但是如果混動的發動機熱效率提高到50%，同時在燃料方面結合一部分可再生的生物質燃料的摻混的話，下一代的混動可以達到比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角度來看，我們覺得混動技術還是非常有潛力的一項技術。

下面我將向大家介紹一下豐田公司核心技術的混動系統的改進。豐田公司的混動系統目前已經到了第四代，導入國內的是從第二代開始的，第四代跟第二代相比增加了一個可以調節電壓的升壓系統，通過這個升壓系統可以靈活地調節系統電壓，實現了電機和電池系統的小型化、高效化和低成本。增加了這一套升壓系統的基本架構，就是目前豐田公司混合動力系統的核心架構，公司內部叫THS2。

對于電池、電機、控制器這些電器部件，通過這4代的進化也做了很多改進工作，首先是電池，我們剛開始是用鎳氫電器，現在也同時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，電機也一直在做改進，通過對磁石以及繞組方式的變化，電機的體積也比初代減小了接近60%，同時稀土的使用量也降低了大概96%。控制器的體積也大概是第一代的一半左右，所以功率密度比以前達到了翻倍，同時對于內部電子元器件的性能也做了提高，所以通過這些改進實現了小型化，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保車輛核心技術的混動系統技術。出于加快電動化車輛推廣的想法，在19年豐田公司提出來可以對電機、電池還有控制系統等相關混動技術專利進行無償開放，包括中國國內，在全球范圍內大概有2萬3千件的專利權都可以免費開放。

接下來將向大家介紹一下豐田混合動力系統的擴展，我們從2016年開始推出第四代混動系統，內部叫小容量、中容量，這次向大家介紹的是大容量的混動系統。第四代混動系統采用了通用化的設計方法，其結果就是可以用更短的時間、更低的成本來完成整個系統的開發。這是面向全球市場第四代混動系統推出的時間節點，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的電動四驅混動，還有雷克薩斯UX2.0L，以及接下來會向大家詳細介紹的漢蘭達2.5L電動四驅混動以及RAV4的2.5L插電混動系統，通過快速開發可以向全球市場快速推出混動系統。

這是第四代的大容量混動系統，通過對各個部件的技術改進，提高了性能。

首先是混動用的驅動橋，通過縮小電機的體積，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%，同時通過采用高轉速化的電機，它的輸出軸扭矩比舊款大概提高了10%，同時整個系統的全長縮短了9%，重量降低了6%，實現了25%的機械效率提高，所以對于油耗的降低也做了貢獻。

這是全新設計的電池包，這個電池包安裝在第二排座椅的下面，同時由原來三部分的構造變成了一個整體式的，所以在整車布置方面沒有變化，冷卻風扇從3個減少到2個，所以總重量降低了12%，同時對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，發動機延用了TNGA2.5L的發動機，只是把最高轉速提高到了6000轉，控制器也是與RAV4混動通用的，并實現了21%的輕量化以及15%的電氣損失的降低，同時后軸也是用跟RAV4混動相同的后軸，最大扭矩比原來提高了30%，后軸的扭矩分配可以達到80%。漢蘭達的混動系統因為之前沒有導入國內，所以我們把北美市場的三代漢蘭達的混動系統跟四代混動系統做了一個參數比較，雖然由于發動機排量降低導致發動機的輸出功率降低了一些，但是由于采用了新的電機，轉速比原來提高，所以在輸出端的扭矩其實比舊款提高了18%。

這是RAV4的插電混系統，也采用了大容量的混動系統。RAV4榮放的插電混是在混合動力版本的基礎上，新開發了一個大容量的鋰離子電池，安裝在車身的下部，同時提高了前置電機和控制器的輸出功率，通過電機提高了行駛能力，結合發動機跟強化之后的電機，系統最大的輸出功率達到了225千瓦，目前為止這應該是行駛性能最強大的一款豐田公司的SUV了。

這是起步加速性能和超車加速性能，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的增壓發動機車型加速性能還要好。

這是跟混合動力版本的起步加速和減速特性做了一個比較，可以看到插電混版本比混動版本在這兩方面的性能都提高了很多，同時我們對油門踏板的操作也做了一些調控，結合運動模式可以體會到非常愉悅的駕駛感受。

這是RAV4榮放的插電混和混動版本的一些參數對比，在這里需要向大家強調一下表里的WLTC工況跟國內的有點不太一樣，沒有最后的超高速段。系統最大功率提高到225千瓦以后行駛性能比原來有了很大的提高，同時混動模式的油耗性能也提高了10%，在這兩個方面都得到了非常好的效果。

接下來向大家介紹一下發動機的開發。這是豐田公司對于提高發動機熱效率方面在以前做的一些工作，以及將來開發的方向性。目前TNGA發動機的最高熱效率是41%，我們覺得可能在不久的將來需要達到50%，所以為了實現這個目標還是有很多工作需要做的。

這是我們對提高熱效率做的一些開發工作。提高熱效率方面來說的話，增壓稀燃以及增壓EGR是非常重要的技術，應該有達到45%以上熱效率的潛力。右邊的圖顯示的有效熱效率跟NOx排放的關系，我們都比較清楚稀燃情況下NOx是一個比較大的問題，左邊的圖顯示的是豐田公司對于NOx和空氣過量系數的研究，跟右圖相比我們可以看到綠色表示的點，它的NOx排放比左邊的圖大概降低到了30分之1，這個時候空氣過量系數是2.5。隨著排放法規的加嚴，NOx的排放持續降低，豐田公司對于擴大稀燃界限一直在持續做開發工作。

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做的共同研究項目，通過燃料里面添加一些乙醇或者呋喃等含氧燃料，我們看看能夠達到什么樣的效果。這張圖具體顯示的是通過對于燃料成分進行改性，對于稀燃界限擴大和熱效率提高達到的效果，隨著燃料成分的變化，稀燃的界限在不斷擴大，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的情況下也可以實現穩定的燃燒。

我們還做了對于燃燒的促進效果非常好的硝基甲烷的實驗，它的稀燃界限可以進一步提高，但是因為添加物是含氮的，所以會生成NOx，所以排放的惡化跟熱效率的提高是一個相反的效果，豐田公司接下來在對于下一代的燃料還會繼續跟能源公司進行研究，結合后處理技術的提高和整體改善力爭實現近零排放。

剛才其他的演講專家也提到了二氧化碳減排是全世界接下來要面臨的一個共同的問題，面對這個問題豐田公司覺得除了發動機技術之外，從燃燒科學的觀點來看，石油精煉過程的二氧化碳減排也是有非常大潛力的，所以燃料技術的研究也非常重要。豐田公司下一步對于發動機技術的開發和燃料技術的開發兩個方面都要繼續進行。

最后做一個簡單的總結，為了實現碳中和、近零排放的社會，需要結合燃料的制造，基礎設施的構建以及下一代動力總成的開發等，全方位的技術開發對于各個公司來說都是接下來要面臨的挑戰。

作為豐田公司來說還是希望繼續發揮混合動力技術作為核心技術，進一步提高各方面的性能，跟其他一些周邊技術相結合，達到最好的效果。同時我們認為，不只是豐田公司會持續進行開發，其他的公司應該也會繼續做這方面的工作，所以為實現可持續性的社會以及為了用戶的笑臉，希望能夠跟大家共同努力，實現更好的節能減排的效果。

非常感謝！

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