首頁車訊情報 2027投放全固態電池純電車、穩固多樣化能源發展，「Toyota Technical Workshop」技術説明會展望未來

2027投放全固態電池純電車、穩固多樣化能源發展，「Toyota Technical Workshop」技術説明會展望未來

CarStuff 人車事 2023-06-16 07:12:07

網址已複製 ×

Written by: Jason Hu

Toyota 近期在靜岡縣的研究基地召開的「Toyota Technical Workshop」技術説明會上，針對純電技術的發展做了通盤的完整解說，並且以“電動化”“智能化”“多樣化” 對新技術進行了展示與說明。當中最重要的就是將於2027年向市場投放配備「全固態電池」的純電動車。

全固態電池被視為純電車能否超越燃油車、晉身主流動力系統的關鍵，同時也是電池的未來，充電不到10分鐘即可行駛約1200公里，續航距離延長至現有電動車的2.4倍，等於曾經是弱點的電池壽命問題獲得解決，目前全球各大車廠都以實現量産化為目標加緊技術開發。

今年5月成立的組織BEV Factory總裁加藤武郎，以及將於7月開始擔任氫能Factory總裁的山形光正，就新組織研發的產品與事業展望進行了解說，並毫不吝惜地公開了20項以上的次世代技術開發情況與細節。

Toyota 在技術會議上表示已克服全固態電池的耐久性課題，具體實用化時間為2027～2028年，目標是將其配備在純電車款上。由於全固態電池的電解質為固體，因此離子運動速度更快，對高電壓、高溫環境更具耐受力。因此能夠有效提高輸出功率、增加續航里程、縮短充電時間。但固體電解質由於電池的充放電會導致反复膨脹和收縮，在這一過程中可能會出現龜裂，最終導致離子難以通過正負極之間，現階段的技術僅能充放電至多上百次，無法達到實用化所需要的數千次以上。

不過 Toyota 目前擁有1000多項全固態電池相關專利，當時的目標為 2025 年之前導入 HYBRID 車款上、同時在 3 年前就已經將配置全固態電池的車輛進行實地道路測試，但在會議上 Toyota 重申將會在相同充電時間的水準之下，將續航距離延長至約1500公里，最終全固態電池將作為BEV車型電池，計劃於2027~28年實現量產化。

另外 Toyota 將與Prime Planet Energy & Solutions（PPES）推進性能版，與日本豐田自動織機公司推進普及版、高性能版、全固態電池的共同研發。集豐田集團全部技術實力，努力實現產品量產化。

👉 【車壇風雲錄】有賽車基因的熱血夢幻逸品！BMW M的古往今來

支撐達標2030年350萬台純電車計劃的次世代電池

而在次世代純電車型部分，在此前 Toyota 宣布組織 BEV Factory 的同時，已經宣示將在2026年向市場投放次世代純電車，並且2030年的年銷售目標350萬台純電車當中將有170萬台為次世代純電車。本次說明會中首次公開了兩款有望被搭載到次世代BEV上的鋰離子電池，這兩款次世代電池分別為性能版與普及版。

“性能版”：通過電池高能量密度化與空氣動力等車輛效率的改進，續航里程將是以往車型的2倍，可達1000km，並且預計成本能降低20%，實現快充不到20分鐘的目標。

“普及版”：搭載於 HYBRID 車型上的雙極性鎳氫電池上已應用的雙極結構，也將被應用到次世代純電車款上。

雙極結構是將單面分為正極和負極的集電體堆疊而成的構造。這種結構不但體積更小，且比純電車電池裡使用的大電流集電體的面積更大。續航里程比以往車型增加20%、快充同樣可以達到30分鐘以內。由於零件數量可控制在 1/4 到 1/5 左右，預計成本可降低40%。另外高性能版電池的正極採用了高鎳材料，並且使用了雙極電極結構，而續航力比起性能版將可再增加10%，快充可達20分鐘以內，成本有望降低10%。

應用於火箭技術的空力技術

為了讓純電車性能能夠大幅突破，Toyota 在會議上也發表與日本三菱重工業宇宙事業部共同研討的空力技術，希望將火箭的超音速技術應用於汽車的研究。具體來說就是希望能夠降低風阻，而日本三菱重工業宇宙事業部研發了一種材質，藉由對車身表面進行處理，控制車身與空氣流動時所接觸部位摩擦力，有效抑制阻力的同時也能兼顧設計美學與空氣力學，無論使用鋼材還是鋁合金都不會造成阻力影響。目前以3年後實現量產化為目標。

製造水平進化、訴求投資和工序減半

為了確保純電動汽車的盈利能力，Toyota 也在整車技術和製造兩方面下功夫。未來的製造將會是 1/2。也可稱之為「BEV half」。模組結構和車輛自動化移動生產線技術將生產工序和工廠投資分別減至 1/2。再加上數位孿生技術的力量，將實現生產準備前置時間減少至二分之一。

因此次世代純電車車體將採用Gigacast成型。實現重要的組件集成，具體來說會分成前、中、後部三大部分的新模組結構，只有中間部分搭載了電池組。前、後均不受影響，而被稱為Gigacast成型一體化鑄造技術的工法，便是實現該模組結構的生產技術之一。

以 bZ4X 為例子，車身後部由86個金屬板零件、33個沖壓工序構成。如果以「鋁壓鑄造法」一體成形，最終可將零件數量和工序變為1個，整體目標是讓成本和重量都低於現狀，同時發揮豐田的強項之一，TPS（豐田生產方式）的力量，大力提高生產性。

此外「車輛自動化移動生產線技術」也是未來工廠進步的一環，簡單來說就是讓組裝中的汽車自行行駛，移動到下一個工序。目前是打算在汽車前、中、後部都配備電池、電動馬達、輪胎、無線終端，以這種狀態讓其自行行駛，如此一來傳統的輸送帶就沒有存在意義，工廠佈局也不受限制。以年為單位的量產準備時間和高達數十億日元的工廠投資等，都能實現大幅度的削減。目前相關部門正以3年後引進為目標，加速研發中。

而 Toyota 也將提供各種電動汽車的平台「多路徑平台」來擴大產品陣容。甚至在推出次世代純電車之前，該公司還計劃擴大其各種純電車的陣容。在會場上，作為可以提供滿足各種需求的駕駛樂趣純電車的技術示例，更首度宣布將 Crown 的動力總成轉化為純電車、Hilux 純電車...等，不過具體的動力相關數據並未公布。

次世代燃料電池

此次氫能Factory山形總裁於會議上表示，將以研發、生產、銷售一體化的形態推進事業化，直言「必須徹底整理和明確數據，提供能負擔得起的商品。」目前 Toyota 已提出了2030年推出10萬輛燃料電池的訂單，同時燃料電池市場將以商用車為中心擴張的願景。但氫能的燃料電池單元與氫能本身價格仍然難以負擔，所以為了推進氫能在大型商用車等的普及，在展示區介紹了行駛和油耗性能都得到提高的商用次世代電池單元技術，以及降低車載儲氫罐製造成本的技術等，此外也針對氫能的製造技術等，進行了解說。

傳統燃料電池由稱為「電池單元」的薄板狀迴路重疊而成的電堆構成，通過氧和氫發生化學反應而發電。此次會議上更展出發電量為現行電池單元130%的次世代燃料電池組。在耐久性上，比起以往的內燃機汽車，到需要維修的時間延長了2.5倍，考慮到一般的汽車壽命，甚至可以說幾乎不需要維護。另外與現行的電池單元相比，構成電堆的成本減少了一半，續航里程增加了20%。

次世代電池單元可即時測量和分析電池內部發生的現象。以奈米級別的技術模擬預測化學反應。以及引發化學反應的觸媒塗佈也做到高度精密的設定，如此延緩了因腐蝕等引起的劣化，製造所需材料的價格也變得低廉。如此具備高競爭力的次世代電池，計劃在2026年完成實際應用。

用汽車製造技術“製造”氫能

為了降低氫能生產的成本，Toyota 將鎖定導入汽車製造技術來「造氫」，具體來說將應用在MIRAI培育的燃料電池組和電池技術，開發出一種通過電解水產生氫氣的新型水電解槽，並將在 Denso 福島工廠使用，另外到 2023 年底，將與三菱化工和豐田通商合作，在泰國啟動一項利用當地家禽糞便和廢棄食品產生的沼氣生產氫氣的計劃。

由於 Toyota 經憑藉氫動力 Corolla Sport 挑戰日本 24 小時耐久賽，但作為為實現碳中和做出貢獻的新選擇，Toyota 將加速開發以氫動力汽車的商業化為目標。具體而言，搭載利用柴油引擎車輛技術的尾氣淨化系統，對整車進行研究。

針對乘用車推進儲氫罐異形化

針對氫氣消耗量較大的大型商用車儲罐，目前將朝向標準化的方向，並加速擴大氫氣需求。目前在大型商用車上搭載氫的儲氫罐為直徑約50cm、長度約2m、以碳纖維等作為原材料的圓筒。若將該儲氫罐規格化為1種，儲氫罐所需的成本便能削減25%，能夠加速普及。通過將氣態的氫液化，又可減少體積，確保行李箱的容量等。

因此 Toyota 目標是通過統一歐洲/美國/日本公司的儲罐標準並整合體積，將製造成本降低 25%。此外還展出了考慮到安裝方便性而設計的鞍型和扁平型氫氣罐，有助於實現對現有汽車的擴展和設計自由度的提高。另外關於下一代氫燃料系統的電池，相關部門也在考慮推進減半尺寸的研發，從小型到大型，實現擺脫搭載車型的限制。

總結來說，Toyota 希望以「改變汽車未來」這一主題，藉由讓技術人員自己完成講述、傳遞經驗，並說明研究成果，讓外界能夠對於 Toyota 多路徑能源發展形成共識。通過這一方式，真正知曉顧客的需求，推進深層次的研究和開發。

Arene OS等智能技術

在技術研討會上，豐田宣布將順應時代發展，逐步推出所有車輛的更新，包括先進的安全技術和多媒體。下一代語音識別將通過「Arenr OS」加速汽車的智慧化。針對次世代純電車中，隨著車載OS的進化，將可以自定義不同方向的“乘坐感受”。此外藉由進一步提煉汽車的特性，據稱將在硬體和軟體上實現一款更具駕駛樂趣的汽車。

Arene OS 是一個最先進的撋體平台，包括「用於高效開發和評估車輛軟體的工具」、「用於在車輛中輕鬆安裝尖端軟體的開發套件」、「人和車輛與社會的交互機制」，這些都將加速汽車智能化進程，提供新價值。

下一代語音識別利用最新的人工智慧技術，並根據情況和喜好提出建議。 .此外超過200項車輛功能可通過Arene OS操作，加速車輛智慧化發展。

而現場也展示了二款原型車，一款是以 UX300e 為基礎的原型車，藉由更新純電車所需的軟體，可以按需求改變乘坐質感和模擬引擎聲浪。另一種 MT 規格的 RZ450e 原型車也是首度公開，據日本媒體試駕的感受，雖然是純電動車但它有是有離合器的「手排」車，而且連啟動都與傳統手排車一模一樣，開起來也像傳統的手排車一樣。而這台原型車甚至還有切換至自排的模式！