豐田淘汰燃油車,全新卡羅拉用刀片電池,明年能追上中國插混?
綜合續航達到2100km的全新一代卡羅拉插混,自從豐田立下了這個flag,就一直備受關注。因爲,僅從這一點來看,全新的豐田插混技術,就已經能夠追上國內標杆地位的比亞迪第五代DM。雖然根據此前的發佈節奏,新車預計要到2026年才能露面,但這顯然跟不上國內新能源車內卷的速度。所以我們很有可能在明年,就將迎來搭載全新插混技術的換代豐田卡羅拉發佈。那麼,1年左右的時間裡,豐田有能力在這款經典家用車上,實現自己的技術目標嗎?
以比亞迪第五代DM技術,和豐田全新插混技術曝光的細節來看,不得不說,雙方的技術有“趨同”的趨勢。已經裝車的第五代DM自不必說,新加入的能夠完全解耦內燃機與P1電機的技術點,就有種豐田混動再加工的味道。而豐田這邊的全新插混技術,直接點明超過2000km的綜合續航里程。這個技術目標,或者說技術應用後的效果反饋,也極具比亞迪的特色。
問題是,眼下的豐田想要做到這一點,就必須先解決電池技術的問題。事實上,這也是一直困擾豐田在混合動力部分,乃至純電動領域發展的技術要點。落腳在HEV身上的表現,是鋰電池開始替代傳統的鎳氫電池。而插混技術,則需要更大容量、更高性能的電池。同時,落地在卡羅拉這種經濟型轎車上,還得注意成本控制。所以答案基本就指向了磷酸鐵鋰電池。
而在磷酸鐵鋰電池賽道,豐田的計劃是復刻在鎳氫電池時代,採用的雙極技術。即將電池電極以背靠背的方式疊加,從而獲得更高的能量密度以及放電性能。理論上,採用雙極技術後,在同等電池尺寸規格,以及相同電芯材料的基礎上,電池性能可以實現翻倍。以純電動車爲例,豐田雙極磷酸鐵鋰電池,可以使車輛的續航里程突破600km門檻。
但該技術可能趕不上全新一代豐田卡羅拉的換代節奏。因爲根據豐田的技術規劃,這一雙極磷酸鐵鋰電池,或者說“普及型磷酸鐵鋰電池”,要等到2026-2027年左右才能落地。在此之前,會先落地純電續航可以突破1000km的高性能三元鋰電池。後者顯然是成本更高的存在,且落地時間也需要到2026年,總之與全新豐田卡羅拉插混的關係不大。
不過,國內市場似乎有現成的,符合豐田需要的電池方案,這便是刀片電池。除了刀片電池也屬於高性能磷酸鐵鋰電池外,之所以說它滿足豐田的需求,還有平臺方面的考慮。此前我們就曾解析過,豐田的新能源車平臺,與燃油車TNGA平臺,是有千絲萬縷的聯繫。一定程度上相對固定的前軸與後軸,搭配相對靈活的軸距長度。這一特點放在新能源車中,也是合適的。但關鍵問題是,電池模塊的預留,客觀上鎖住了電芯佈局的寬度。
時至今日,可以說豐田最初的技術規劃,沒有預料到電池的技術革新速度。但也不是說沒有補救的機會,比如前面已經聊過的,可以在有限空間內,提升性能表現的雙極磷酸鐵鋰電池。參考豐田拿出的技術展示樣品,新電池拋棄了傳統的方塊模組設計,轉由片狀電池替代。但其規格寬度是否能夠直接兼容比亞迪的刀片電池,仍然存疑。
不過如果把刀片電池縱向排布,就能繞開尺寸問題。事實上,比亞迪自己也在推廣這一佈局方式。在新款比亞迪海豹上,我們就介紹過,其刀片電池模塊,被調整爲縱向排布。所以,落腳到潛在的全新豐田卡羅拉插混身上,如果要趕在明年推出,直接套用刀片電池,應該是一個可行性較高的方案。即便後期再換成豐田自己的雙極磷酸鐵鋰電池,也基本不存在重新適配的問題。
結合對電池和平臺兼容性上的拆解,從邏輯上,我們似乎可以得出這樣一個推論。即豐田要實現綜合續航破2000km,且至少初期有直接套用比亞迪刀片電池的可能性,那麼全新豐田卡羅拉插混,有沒有可能直接應用比亞迪第五代DM技術?
答案大概率是不太可能的,因爲豐田的功率分流技術,在進化到第五代,或者說在第四代的結構基礎上,效率部分已經犯不着通過強制解耦三套動力源,來進一步提升。單向離合器的存在,在一定程度上已經使得內燃機與P1電機在特定工況下“達成和解”。與其說爲了完全意義上的強制解耦,增加系統在體積、耐用性等方面的壓力和風險,不如繼續保持這套經受過市場考驗的動力邏輯。
真正限制功率分流在插混技術上表現的核心,還是馬力不足。三個動力源無法形成合力,而插混又意ku.idouz.com味着車身重量更大。想要解決這一矛盾,首先就需要一臺更高效、更大馬力的P3電機。在取消同軸,轉爲平行軸佈局後,豐田混動的驅動電機(P3)性能,已經得到了一定釋放。但要落腳全新插混,其電機性能至少要提升至100kW以上。作爲參考,比亞迪秦L的電機功率至少有120kW。而現款的豐田卡羅拉混動,電機功率僅有70kW。
當然,更高性能的電池,爲電機的性能提升做好了準備。但另一方面,有限的發動機艙空間內,還需要內燃機爲電機讓渡出更多空間。這就需要提到全新豐田卡羅拉插混,所要換用的全新發動機。豐田下一代發動機提供1.5L和2.0L兩種排量,其中1.5L排量又分自然吸氣與渦輪增壓版本。全新豐田卡羅拉插混使用的,則是1.5L自然吸氣版本。
三款發動機的共同特點,都是更小體積帶來更大功率。僅以1.5L自然吸氣發動機爲例,由於是四缸基礎,所以相比現在的同排量三缸發動機,新發動機的高度會大幅下降。這點從全新豐田卡羅拉曝光的圖片信息也可以發現,新車的發動機艙預計會呈現極爲低矮的設計,從而降低車輛的風阻係數。回到發動機本身,根據豐田披露的,高度降低10%來計算。粗略以這10%全部都用在行程的縮短上來計算,新ku.iucmf.com的1.5L發動機,單缸行程大約在88mm內,於是得出缸徑約爲74mm。
這一設計帶來了新的問題,豐田新開發的發動機,其缸徑行程比,居然開倒車。雖然測算方式並不嚴謹,但無論是1.5L排量還是2.0L排量,豐田新一代發動機的缸徑行程比最長也很難超過1.2。而其主打高性能的2.0T版本,甚至連1.1都沒有。這與國內車企開發混動、增程式內燃機時,強烈追求窄長型缸體的做法,完全相反。
簡單來說,豐田的思路就是拋棄了低扭表現,將低速階段的驅動職能都交給了更大馬力的電機。至於發動機,則是大尺度迎合高強度、高轉速工況,也就是直驅需求。之所以能夠這樣做,恰好就是因爲豐田依託功率分流技術。既然THS技術在應用時,需要面對內燃機介入被迫拉高轉速的場景。那麼不如直接在發動機開發上,就確立高轉速基礎。反正行星齒輪理論上不存在耦合頓挫,還能借此針對性優化NVH等等。
不過這套方案在低工況的發電效率上是有一定缺陷的,所以一方面豐田在講求經濟性的1.5L發動機上,還有些許兼容的意思。且插混技術本身,還有大電池託底。高性能內燃機的存在,也能在高強度輸出的同時,兼顧發電。至於2.0T,豐田就完全不裝了,反正發電也只是順手就可以解決的問題。
參考現款的數據,豐田卡羅拉混動版的最低油耗已經迫近4L/100km。換用全新的1.5L發動機,以及採用更大馬力電機後,全新卡羅拉的插混版本,在饋電油耗上進入“3L時代”(WLTC工況)將是大概率事件。如此,僅討論饋電油耗就已經追上了以比亞迪爲代表的中國插混車型。再加上新車可以攜帶更大容量、更高性能的電池,綜合續航突破2000公里,也就不足爲奇了。
寫在最後:從卡羅拉這類經濟型車的角度來看,豐田想做的插混,確實與比亞迪有一些異曲同工的地方。但在內燃機和功率分流技術等方面,豐田始終堅持自身的特點。但在超過20萬元門檻,需要高性能,甚至高性能四驅的市場。豐田想做的混動,就與大部分國產車思路完全不同了。另一臺2.0T纔是豐田爲中高端車準備的。參考全新普拉多等車型的操作,豐田在高性能混動領域應該是要採用類似奔馳、寶馬的P2構架。