综合续航达到2100km的全新一代卡罗拉插混,自从丰田立下了这个flag,就一直备受关注。因为,仅从这一点来看,全新的丰田插混技术,就已经能够追上国内标杆地位的比亚迪第五代DM。虽然根据此前的发布节奏,新车预计要到2026年才能露面,但这显然跟不上国内新能源车内卷的速度。所以我们很有可能在明年,就将迎来搭载全新插混技术的换代丰田卡罗拉发布。那么,1年左右的时间里,丰田有能力在这款经典家用车上,实现自己的技术目标吗?
以比亚迪第五代DM技术,和丰田全新插混技术曝光的细节来看,不得不说,双方的技术有“趋同”的趋势。已经装车的第五代DM自不必说,新加入的能够完全解耦内燃机与P1电机的技术点,就有种丰田混动再加工的味道。而丰田这边的全新插混技术,直接点明超过2000km的综合续航里程。这个技术目标,或者说技术应用后的效果反馈,也极具比亚迪的特色。
问题是,眼下的丰田想要做到这一点,就必须先解决电池技术的问题。事实上,这也是一直困扰丰田在混合动力部分,乃至纯电动领域发展的技术要点。落脚在HEV身上的表现,是锂电池开始替代传统的镍氢电池。而插混技术,则需要更大容量、更高性能的电池。同时,落地在卡罗拉这种经济型轿车上,还得注意成本控制。所以答案基本就指向了磷酸铁锂电池。
而在磷酸铁锂电池赛道,丰田的计划是复刻在镍氢电池时代,采用的双极技术。即将电池电极以背靠背的方式叠加,从而获得更高的能量密度以及放电性能。理论上,采用双极技术后,在同等电池尺寸规格,以及相同电芯材料的基础上,电池性能可以实现翻倍。以纯电动车为例,丰田双极磷酸铁锂电池,可以使车辆的续航里程突破600km门槛。
但该技术可能赶不上全新一代丰田卡罗拉的换代节奏。因为根据丰田的技术规划,这一双极磷酸铁锂电池,或者说“普及型磷酸铁锂电池”,要等到2026-2027年左右才能落地。在此之前,会先落地纯电续航可以突破1000km的高性能三元锂电池。后者显然是成本更高的存在,且落地时间也需要到2026年,总之与全新丰田卡罗拉插混的关系不大。
不过,国内市场似乎有现成的,符合丰田需要的电池方案,这便是刀片电池。除了刀片电池也属于高性能磷酸铁锂电池外,之所以说它满足丰田的需求,还有平台方面的考虑。此前我们就曾解析过,丰田的新能源车平台,与燃油车TNGA平台,是有千丝万缕的联系。一定程度上相对固定的前轴与后轴,搭配相对灵活的轴距长度。这一特点放在新能源车中,也是合适的。但关键问题是,电池模块的预留,客观上锁住了电芯布局的宽度。
时至今日,可以说丰田最初的技术规划,没有预料到电池的技术革新速度。但也不是说没有补救的机会,比如前面已经聊过的,可以在有限空间内,提升性能表现的双极磷酸铁锂电池。参考丰田拿出的技术展示样品,新电池抛弃了传统的方块模组设计,转由片状电池替代。但其规格宽度是否能够直接兼容比亚迪的刀片电池,仍然存疑。
不过如果把刀片电池纵向排布,就能绕开尺寸问题。事实上,比亚迪自己也在推广这一布局方式。在新款比亚迪海豹上,我们就介绍过,其刀片电池模块,被调整为纵向排布。所以,落脚到潜在的全新丰田卡罗拉插混身上,如果要赶在明年推出,直接套用刀片电池,应该是一个可行性较高的方案。即便后期再换成丰田自己的双极磷酸铁锂电池,也基本不存在重新适配的问题。
结合对电池和平台兼容性上的拆解,从逻辑上,我们似乎可以得出这样一个推论。即丰田要实现综合续航破2000km,且至少初期有直接套用比亚迪刀片电池的可能性,那么全新丰田卡罗拉插混,有没有可能直接应用比亚迪第五代DM技术?
答案大概率是不太可能的,因为丰田的功率分流技术,在进化到第五代,或者说在第四代的结构基础上,效率部分已经犯不着通过强制解耦三套动力源,来进一步提升。单向离合器的存在,在一定程度上已经使得内燃机与P1电机在特定工况下“达成和解”。与其说为了完全意义上的强制解耦,增加系统在体积、耐用性等方面的压力和风险,不如继续保持这套经受过市场考验的动力逻辑。
真正限制功率分流在插混技术上表现的核心,还是马力不足。三个动力源无法形成合力,而插混又意味着车身重量更大。想要解决这一矛盾,首先就需要一台更高效、更大马力的P3电机。在取消同轴,转为平行轴布局后,丰田混动的驱动电机(P3)性能,已经得到了一定释放。但要落脚全新插混,其电机性能至少要提升至100kW以上。作为参考,比亚迪秦L的电机功率至少有120kW。而现款的丰田卡罗拉混动,电机功率仅有70kW。
当然,更高性能的电池,为电机的性能提升做好了准备。但另一方面,有限的发动机舱空间内,还需要内燃机为电机让渡出更多空间。这就需要提到全新丰田卡罗拉插混,所要换用的全新发动机。丰田下一代发动机提供1.5L和2.0L两种排量,其中1.5L排量又分自然吸气与涡轮增压版本。全新丰田卡罗拉插混使用的,则是1.5L自然吸气版本。
三款发动机的共同特点,都是更小体积带来更大功率。仅以1.5L自然吸气发动机为例,由于是四缸基础,所以相比现在的同排量三缸发动机,新发动机的高度会大幅下降。这点从全新丰田卡罗拉曝光的图片信息也可以发现,新车的发动机舱预计会呈现极为低矮的设计,从而降低车辆的风阻系数。回到发动机本身,根据丰田披露的,高度降低10%来计算。粗略以这10%全部都用在行程的缩短上来计算,新的1.5L发动机,单缸行程大约在88mm内,于是得出缸径约为74mm。
这一设计带来了新的问题,丰田新开发的发动机,其缸径行程比,居然开倒车。虽然测算方式并不严谨,但无论是1.5L排量还是2.0L排量,丰田新一代发动机的缸径行程比最长也很难超过1.2。而其主打高性能的2.0T版本,甚至连1.1都没有。这与国内车企开发混动、增程式内燃机时,强烈追求窄长型缸体的做法,完全相反。
简单来说,丰田的思路就是抛弃了低扭表现,将低速阶段的驱动职能都交给了更大马力的电机。至于发动机,则是大尺度迎合高强度、高转速工况,也就是直驱需求。之所以能够这样做,恰好就是因为丰田依托功率分流技术。既然THS技术在应用时,需要面对内燃机介入被迫拉高转速的场景。那么不如直接在发动机开发上,就确立高转速基础。反正行星齿轮理论上不存在耦合顿挫,还能借此针对性优化NVH等等。
不过这套方案在低工况的发电效率上是有一定缺陷的,所以一方面丰田在讲求经济性的1.5L发动机上,还有些许兼容的意思。且插混技术本身,还有大电池托底。高性能内燃机的存在,也能在高强度输出的同时,兼顾发电。至于2.0T,丰田就完全不装了,反正发电也只是顺手就可以解决的问题。
参考现款的数据,丰田卡罗拉混动版的最低油耗已经迫近4L/100km。换用全新的1.5L发动机,以及采用更大马力电机后,全新卡罗拉的插混版本,在馈电油耗上进入“3L时代”(WLTC工况)将是大概率事件。如此,仅讨论馈电油耗就已经追上了以比亚迪为代表的中国插混车型。再加上新车可以携带更大容量、更高性能的电池,综合续航突破2000公里,也就不足为奇了。
写在最后:
从卡罗拉这类经济型车的角度来看,丰田想做的插混,确实与比亚迪有一些异曲同工的地方。但在内燃机和功率分流技术等方面,丰田始终坚持自身的特点。但在超过20万元门槛,需要高性能,甚至高性能四驱的市场。丰田想做的混动,就与大部分国产车思路完全不同了。另一台2.0T才是丰田为中高端车准备的。参考全新普拉多等车型的操作,丰田在高性能混动领域应该是要采用类似奔驰、宝马的P2构架。
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