实际丰田第一辆纯电车辆不是bZ4X,早前丰田推出过基于RAV4的油改电版本车辆,bZ4X则是第一辆针对纯电开发的车辆,本月在美国正式上市,共两个版本,前驱版售价42000美元,双电机版售价44080美元。中国版售价估计与大众ID.4、特斯拉Model Y差不多。其竞争对手也是锁定大众ID.4。
bZ4X由丰田和斯巴鲁联合研发,斯巴鲁也将推出与bZ4X完全一致的版本,不过挂斯巴鲁的商标,型号为Solterra,这是个拉丁语合成词,就是太阳和大地,这个档次显然比bZ4X要高多了。
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相信丰田的前后双电机版也就是AWD全驱版不会是主推车型,很有可能没货,因为AWD的利润肯定低于前驱版FWD。丰田和松下在2020年联合成立了Prime Planet Energy & Solutions (PPES)公司生产BZX4用的电池,丰田持股51%,松下持股49%。丰田和松下的合作早在1996年,当时还有三洋参股,也就是PEVE,主要生产镍氢电池。PPES的电池成本应该更低,丰田计划将电池成本降低50%以上。
日本企业尤其注重上游产业链,锂价狂涨不影响日本企业,松下的正极前驱体NCA供应商是日本住友金属矿山,这是日本最大的铜和镍的冶炼厂家,是松下独家供应商,也只有松下一个客户,50年前就在全球范围内大肆收购矿产资源,拥有足够的上游资源,应该不受锂价格上涨影响。同时PPES还和BHP即必和必拓建立长期供应关系,2021年10月,BHP与Prime Planet Energy & Solutions(PPES)、丰田通商株式会社(TTC)签署谅解备忘录,BHP从澳大利亚工厂即西部镍业向PPES供应硫酸镍。这将使PPES能够开发低碳电池,供应给包括丰田在内的电动汽车制造商。必和必拓西部镍业同时也与特斯拉签订了长期供应协议。
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bZ4X的大部分核心元器件都由电装提供,包括电源管理、发电机、电驱动、板上供电系统ESU、辐射热器件、HVAC等。
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电驱动方面,由电装和爱信2019年4月联合成立的BLUENEXUS负责,在上海也有分公司,即上海共蓝科技。2020年8月,丰田加入,获得10%的股份,其余两家各拥有45%的股份。爱信和电装以前均是丰田的子公司,后来剥离出去,其大约一半的收入来源还是丰田。
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这家公司的唯一产品就是bZ4X上的eAxle。
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eAxle在优化了热管理技术的基础上,逆变器的积层双面技术也得到了进化。通过这些技术提高了输出密度,实现了高扭矩长时间输出的高动力性能。此外,通过电机的最佳磁性设计、缩短线圈末端的接合技术、eAxle用低粘度油、新RC-IGBT等损耗降低技术,可大幅降低电动车辆的电耗。在NEDC工况下,eAxle相比传统产品损耗降低约10%。这套系统通过采用逆变器内置在变动轴上的嵌入结构和电机小型化、采用输出轴缩短轴间距等技术追求模块尺寸的紧凑化。前电驱系统的尺寸为410×492×420mm,比以往产品前后缩短110mm,扩大了车辆的客舱空间。后电驱系统的尺寸为444×427×303mm,总高度控制在303mm,所以易于装载在车身后方,也实现了车辆后部空间的扩大。
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RC-IGBT即反向导通IGBT,在许多IGBT应用中,有一种续流电流可从发射极流向集电极的模式。对于这种续流操作,续流二极管与IGBT反向并联连接。上图(右)显示了RC-IGBT的内部结构示例。集电极中的P区的一部分被N区所取代,与发射极中的P区形成PIN二极管(*1)(P-N--P)。如上图(左)所示,该PIN二极管像图(左)中所示的续流二极管(FWD)一样与IGBT反向并联连接,并用作FWD。目前,除了电压谐振,RC-IGBT还可用于硬开关领域。
RC-IGBT的好处有两点,一是成本低,省了一个外接的FWD二极管,同时传统纯电车一般使用IGBT模块,RC-IGBT一般是单管,单管价格远低于模块;二是比较适合软开关。其最大优势还是成本低,通常用在价格非常敏感的消费类电子领域,如电磁炉,车载领域比较罕见。丰田bZ4X处处都透露着降低成本的细节。
上图为电装供应的ESU,里面包含了丰田工业研发的OBC和DC/DC,功率为6.6kW,官方新闻发布稿并未提及SiC,以丰田对成本的追求,很有可能没有使用SiC。丰田工业前身是丰田织机,是全球第一大织机和叉车厂家,近年来加速进入汽车行业,生产汽车引擎、空压机以及OBC,也生产整车,全球销量最高的SUV即丰田RAV4就是丰田工业生产的。
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采用新型电流传感器,摒弃导致产品体积增加的磁芯,采用无芯型检测电流,可以处理电动汽车所需的±1200A范围内的大电流,同时产品体积缩小40%,实现产品小型化。采用磁平衡式,不易受到磁化影响导致测量误差,可以提高电流的检测精度。
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电装首创了具有行车除霜功能的高效率热泵系统。此系统可利用行驶过程中产生的余热和暖风热量进行除霜,大大提高了冬季结霜环境下的电费性价比。
通过精确的循环控制和利用多功能阀(MCV-e)调节散热量的功能,成功实现将制冷循环转换为非常简单的接收器循环。与一般热泵系统中使用的蓄能器循环相比,冷却性能得到提升,制冷循环中的零部件数量显著减少。通过控制冷却水的多功能阀(MCV-e)实现了“高温水回路”、“低温水回路”和“制冷循环”之间的热协同。通过集成每个水回路的功能达到简化系统的目的,确保质量的同时也提高了可应对不同需求的可扩展性。高性能紧凑型冷却器提高了电池冷却性能,有助于延长电池寿命。此外通过控制电池的突然温度升高来保持能量输出,即使在电池温度变化较大的环境中,例如在高速行驶时也能实现高效的能源利用。
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利用来自取暖器表面的辐射热,针对性为驾驶员提供取暖功能,与热泵系统配合使用可降低空调能耗,也有助于延长取暖时的续航里程。取暖器表面采用薄膜结构,可在约1分钟内将温度加热至100°C以上,快速提高驾驶员身体周围的温度,提高舒适度。同时,如皮肤不慎接触加热器表面,其表面温度也会瞬间降低至50°C以下,防止烫伤。这是电装首创的加热器结构和控制技术,兼具舒适性与安全性。通过将感知人体接触即停止发热的接触检测传感器内置于薄膜中,即便驾驶员长时间接触取暖器表面,也能确保其安全性。
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bZ4X是全球第二辆采用真正线控转向的量产车型,第一辆是英菲尼迪的Q50。早在2013年Q50使用了全球第一个线控转向,即方向盘和转向机没有任何机械连接,这是无人驾驶最适合的转向系统,2016年引入中国,曾经召回过一次维修线控转向系统。bZ4X应该使用了JTEKT的线控转向,这是丰田和光洋精工的合资企业。
线控转向相比机械转向其实有不少的优势:
第一就是转向比可以自由变化,方向盘到底打几圈完全由ECU行车电脑决定,如果你需要直接的转向感受,1:1的转向比都可以实现,转向不再受到机械的限制。
第二, 转向齿条与方向盘没有物理连接,转向不再受到轮胎力回馈带来的振动,传统机械转向需要使用橡胶衬套来减缓冲击,而线控转向可以将转向齿条刚性地安装在转向拉杆上,方向盘转动余量大的问题迎刃而解,刚性连接可以加快转向响应并提高精度。
第三,线控转向可以结合车辆的行驶动态来自由改变转向比,例如行驶在高速公路上遇到横风的影响,ECU可以通过检测风速来实时调整转向角。
第四,除了丰田bZ4X和英菲尼迪Q50都是采用电动助力转向,这个是为人工操控设计的转向系统,线控转向可以说是为机器操控设计的转向系统。线控转向最难的地方就是模拟转向的驾驶感觉反馈,而无人驾驶不需要设计这个感觉反馈。最后线控转向可以过滤掉所有来自地面和轮胎的震动,更舒适。
线控转向目前的缺点就是转向反馈只能模拟,英菲尼迪的线控转向用电机产生阻力来模拟转向力回馈,从Q50的试驾来看,模拟力反馈显然没有传统的机械转向来的真实,电机也无法模拟轮胎受力带来的方向回跳和小振动,给人的感觉始终是不够真实。线控转向出于安全考虑也是保留了机械转向,加上Q50使用3个ECU备份带来的成本问题,线控转向在量产车上没有得到普及。但丰田应该只使用了一个ECU,可能也去掉了机械转向。
bZ4X的最大特色是太阳能电池板的车顶,不过这是选配件,不是标配。
最后是座舱,bZ4X采用了12.3英寸的中控屏,主SoC可能是瑞萨的R-CAR-M3,与2023美版汉兰达一致。全液晶仪表大约是9英寸。
bZ4X不追求性能,续航和所谓一堆屏幕的科技感,也没有很强大的ADAS功能,除了太阳能电池车顶让人眼前一亮,其余基本没什么亮点,丰田追求的是利润,依靠强大的供应链和尽可能地降低成本来提高利润。在欧美,丰田的做法针对中老年群体或许可行,对年轻群体,特别是中国年轻群体,估计是没有什么吸引力的。