丰田战略难题之二：电动平台和电池（下） | 贾新光汽车评论

TNGA丰巢

2017年4月18日，上海车展前夜，丰田举办了TNGA丰巢之夜主题发布会，丰田对颇受瞩目的TNGA平台进行了详细解读。

丰田汽车指出，“CE制度”和“TNGA”是制造更好汽车的两只车轮，其中TNGA负责车辆核心技术的开发和应用，是自上而下的开发，而改革后的CE制度，则是自下而上的提高每款车型的魅力，从而实现每款车型的与众不同。

按丰田自己的解释，TNGA并不是要颠覆丰田原有的造车模式，而是在CE（总工程师）制度上，也进行一些零部件通用化。但并不意味着所有的零部件通用。

丰田将车辆分成上下两部分，下半部分代表的是和汽车息息相关的，但是消费者又看不到的基础性能部分，如发动机、底盘、悬挂；消费者看得到、摸得着的外观、内饰、配置，被定义为上半部分。

TNGA概念下，上半部分还是沿用原来的CE制度，由每一个CE根据不同的车型定位，不同地区消费者的喜好来进行更加个性化、更加定制化的研发工作。下半部分消费者看不见、摸不着，性能部分由TNGA把零部件的基础性能提升上去来普及到更多的车型上面，这就是一个区别。

TNGA将丰田的企业体系、研发体系、生产体系、零部件体系等进行整合，提高各部门之间的运行效率，降低总成本。为了分别应对世界各国的各种需求，丰田车型数量越来越多，超过了100种，管理上非常复杂。通过TNGA架构，在全球范围内进行汽车模块的选择和匹配优化，使零部件通用化程度更高，进一步减少新开发零部件的数量，更加灵活快速地推出新的整车产品。TNGA架构下，零部件共通化程度由原来的20%上升到70%-80%，在这个平台上，可以集成从A0级、A级、B级(前置前驱)、电动车、混动等多种车型的生产。

TNGA架构的指导思想之一，完美兼容传统燃油车和新能源车型。这是丰田能源多元化技术路线的体现。

2017年丰田在华推出TNGA首款产品第八代凯美瑞，2019年亚洲龙、全新卡罗拉、雷凌上市，2020年TNGA的荣放、威兰达等，再到2021年的亚洲狮、凌尚、汉兰达、陆放等，丰田全面普及TNGA架构的车型。

凭借着TNGA架构，丰田产品更新迭代加快，产品技术含量明显提高，终端竞争力加强，品牌力也开始凸显，在中国整体乘用车市场销量趋于稳定的背景下，丰田在中国的销量一路高歌猛进，2017年开始年平均销量增长率达到13%，这说明TNGA架构的思路是正确的。

寺师茂树的观点

寺师茂树是丰田公司副社长、首席技术官、 丰田ZEV工厂的本部长，他主导着丰田汽车在新能源汽车领域的发展方向。

丰田章男将丰田研发部门称之为“白色巨塔”，觉得很难与之沟通。

白色巨塔象征着难以改变的权威体制。丰田章男有一次问研发部门，“为什么丰田汽车的颜色总是这么暗淡”，研发部门回答说，“因为这些颜色在年轻人中很流行”，丰田章男说，“这样根本没办法聊下去啊，意思好像在说，大叔你闭嘴吧。”

《白色巨塔》是小说家山崎丰子的一部长篇小说，后来拍成电视剧，轰动日本。作品揭露医疗体制的扭曲与腐败、医学界高层倾力于权势争夺下的黑幕，以及寻求医疗疏失赔偿的艰辛。日本人的关心焦点是医疗业界的经营。国立大学附属医院除了提供医疗服务，还肩负教育和研究的重责，超过一般的收入来自政府财政支援。

前名古屋大学附属医院院长大岛伸一批评说：“埋头从事自己喜欢的研究，谁都不问结果，就像特权阶级一样，价值观与社会需求明显脱节，也不想想凭什么拿这么多国民税金？”

丰田汽车大管家小林耕士说，丰田汽车的高管、骨干中，出现了很多“不愿意改变”的人，丰田章男一直在与“大企业丰田”抗争。

2018年7月，新华社记者专访寺师茂树，寺师茂树表示：电动汽车和氢燃料电池车不是路线之争，不是对立的技术路线，各有优势和价值，可满足不同场景的消费需求。考虑到《巴黎协定》这样的应对气候变化全球策略，毫无疑问汽车电动化是大趋势。

寺师茂树对记者强调了丰田公司自己定义的“汽车电动化”，既包括未来具有广阔前景的电动汽车和氢燃料电池车，也包括目前颇受市场欢迎的混合动力汽车。作为车企中的“多面手”，丰田在这些类型的汽车方面都有投入。

丰田的目标是到2025年左右，让每款车型都有新能源版本，并在2030年左右将新能源汽车的销售占比提高到50％以上，其中电动汽车、氢燃料电池车这两种零排放汽车的销量占比超过10％，达到100万辆以上。

丰田首款面向普通消费者销售的氢燃料电池车Mirai加氢一次仅需要约３分钟，续航里程可达650公里。但目前的缺点是加氢站不足，全日本只有约100个加氢站，其中东京只有14个。氢燃料供应和加氢站的建设等不是丰田一家公司能够完成的，仅依靠丰田一家公司难以将这一市场快速扩大，

在电动汽车方面，全固态电池因其高密度性、高安全性等而比传统液态电池更具优势，在新能源汽车领域应用前景广阔。寺师茂树说，丰田正在加快全固态电池的研发，力争在2020年之后实现实用化（这一点太乐观了）。

在另一次采访中，寺师说：

我理解大家的疑问：为什么近来丰田连续发布有关EV的消息，是因为德国大众积极推进EV，丰田慌了手脚？其实从很早开始，我们一直都在发声：丰田并没有在EV进程上落后于人，丰田拥有相关的技术。即便如此，丰田依然被称“落后于人”，或者“这话还是等出了EV整车在说吧”等等。这种说法的确有一定的杀伤力，对此我们还无法回答，“好，明白了，明天就出EV整车”。我们想等到能够明确EV还存在什么样的课题，解决了哪个课题之后才能推进下一个步骤之后，再来回答大家。

但是我们一直未能描绘出跨越电池课题的蓝图，这是因为丰田没有能够预测到汽车的驱动电池能够像今天这样被大量制造，而且价格越来越便宜。

对此，如果有人批评说“不管怎么说，丰田并没有推出EV”，那么我们只能虚心接受。

寺师认为：关于EV的数量并不是我们想生产多少说了就能算数的，而是根据消费者的购买需求，ZEV规制的实施情况，以及充电桩/站等基础设施的完善情况而变化的。所以，丰田这次只设定了EV和FCV合计销售100万辆的目标，今后会根据情况变化调整比例，所以现在无法告知其中EV的具体数量。

第四代混动“普锐斯”搭载的电池容量为0.75kWh，而日产的最新式纯电动“LEAF”搭载的电池为40kWh，约为普锐斯的50倍。即便今后对电池包的构造等进行改进，质量比依然会达到混动的20倍左右。也就是说，把混动改为纯电动，电池的容量、尺寸、以及质量都会出现一位数以上的增加。

丰田现在制造130万〜150万辆HEV所需电池已经相当吃力。我们的电池公司Primearth EV Energy（静冈县湖西市）已经是十多条生产线在工作，但是光是制造2030年的HEV和PHEV用电池，就需要目前3倍左右的生产能力。也就是说，生产100万辆EV，需要生产几千万辆HEV规模相当的电池。

电池的材料价格将会飞升，再加上电池需要在洁净的环境下制造，需要初期投资以及维护成本。而在此大量投资后，突然有一天，又要“锂离子电池全部升级为固态电池”，这时候又需要大量的投资。需要海量的电池，同时电池技术又在突飞猛进的进步，现在谁敢负责下令投资、制造以及回收呢？

丰田行事一贯谨慎，作风稳健。对于全球销量1000万辆的汽车公司，转型难度非常大，特别是在传统汽车向电动化颠覆性的转变过程中，决策失误会造成巨大的损失，甚至会有更严重的后果。这一点没什么可以指责的。

但是，树欲静而风不止，尽管电动汽车技术并未完善，市场化进展缓慢，但是不知有多少有形之手在揠苗助长，舆论也在火上浇油，汽车电动化迅猛增速。

2019年6月，寺师茂树坦承，当前纯电动汽车发展势头远超丰田预期。丰田不得不全面调整电动车战略规划，将原来到2030年实现年销售550万辆电动车的计划提前5年，目标锁定2025年，全球新车年销量将有一半来自电动车。

为实现这一战略计划，丰田汽车成立了“EV事业企划室”，并由掌门人丰田章男亲自挂帅，开始加速对纯电动领域的布局。可见丰田对于推进电动车研发的决心和力度。

寺师茂树表示：世界尾气排放等相关规定日益严苛，仅靠燃料电池汽车和混动车是无法抢占先机的，欧洲正不断强化环境规制，到2030年时点丰田普锐斯恐无法达到排放控制标准，所以需要同时开发纯电动汽车和燃料电池汽车。

丰田的计划是在欧洲市场推广小型电动车，在美国市场推广大型电动汽车，在印度市场和铃木携手开发小型电动车。

为避免后期折旧时影响到估价，丰田计划研发一款使用10年后仍能保证容量达90%以上的电池。

在2020年东京奥运会上展示配备固态电池的汽车。

寺师茂树表示，丰田计划于2030年或者2035年完全取缔汽油车（日本经济产业省计划从2035年起停止销售纯内燃机驱动的传统汽车，丰田不得不接受现实，当然这是在日本市场贺欧美市场）。

寺师茂树表示：丰田一直认为EV的定位应该是“中短距离移动出行工具”，续航里程和零百加速都应该有一个适配于具体产品定位的最优值，并非越大越好。其实，这两点是最不难实现的，提高续航里程，堆更多的电池就行；提高加速成绩，多搭载一台电机即可。

对一款家用EV来说，能效水平非常重要。 我们开燃油车都追求更低的油耗，开EV当然应该追求更低的电耗。能效越高，电耗越低，相同的电池容量才能有更远的续航里程，同时也才真正的低碳、环保。不要以为用电，就是零排放，我们国家火力发电仍占7成以上。

美国环保署（EPA）每年都会出一份《燃油经济性指南》，公布美国市场在售车型的能效水平。2020年的《指南》中，能效最高的EV是特斯拉Model 3（标准续航版），综合能效高达141MPGe（意味着33.7度电能行驶141英里，约合百公里耗电14.9度）。不得不说，特斯拉能成为目前最成功的电动车，还是有它道理的。

在EPA公布的PHEV（插电混动）车型能效排行榜上，高居第一的则是丰田Prius Prime，综合能效是78MPGe。目前，在丰田尚未推出EV的情况下，特斯拉的纯电能效水平确实行业领先，但在PHEV领域，丰田的能效水平则是行业第一。

需要说明的是，78MPGe指的是“既用电又用油的综合能效”，EPA也给出了丰田Prius Prime在纯电模式下的综合工况能效是133MPGe。约合百公里15.5度电。而有的PHEV纯电模式下的EPA综合能效仅为60MPGe。

可以想象，丰田纯电动的能效将会是一个什么水平。

e-TNGA宣告失败

2020年4月，比亚迪丰田电动车科技有限公司正式成立，这是两家公司合资的纯电动车研发公司。来自丰田的岸宏尚出任董事长，来自比亚迪的赵炳根出任总经理。岸宏尚的另一身份是丰田汽车研发中心（中国）有限公司的高级执行副总经理。

bZ3由比亚迪丰田电动车科技有限公司与一汽丰田汽车有限公司共同研发，搭载比亚迪三电系统，采用比亚迪磷酸铁锂电池，最高续航里程可超过600km。

2022年，丰田推出了自己研发的首款纯电动汽车bZ4X，bZ4X是丰田基于e-TNGA平台研发的首款量产电动汽车。在挪威媒体Motor.no举行的电动车冬季续航测试中，发现bZ4X在严寒环境下，电池管理系统会出错，导致无法充电。有可能是因为电源温控机构的设计问题。bZ4X续航里程损失35.79%，起亚GT6、特斯拉Model S续航里程损失为20%左右。

在中国，广汽丰田原定的bZ4X上市发布会在召开前两小时突然取消，此后重新上市后的bZ4X国内售价较之前预订价便宜2万元。

路透社援引知情人士消息报道，丰田或放弃已使用三年之久的e-TNGA架构，转而支持一个专门的电动汽车平台。《华尔街日报》也报道，丰田汽车社长丰田章男表示，该公司正考虑一个不同于丰田目前用于生产电动汽车的平台，而是一个可以制造各种车型的共同平台。

报道指出，一个新的电动汽车专用平台将代表着丰田目前的电动汽车架构在投资方面迈出重要一步，该架构在一定程度上是从现有的汽油动力汽车设计中脱胎而出，并被重新设计。一个由电动汽车优化与标准化部件组成的新平台可能有助于提高产量，长期来看可以实现节约成本。

有分析认为，e-TNGA架构限制了工厂在电动汽车方面的创新能力。制造e-TNGA模块需要很多单独锻造和铸造的零件以及支架和紧固件。而在特斯拉的方法下，它们都可以被铸造为一个整体。且在现有e-TNGA布局下，车轴和侧梁之间放不下更大的电池。

Caresoft公司首席执行官马修·瓦察帕拉皮尔在谈到电动车制造商时说：“外来者通常会以更好的想法来颠覆传统行业。推出一个更具竞争力的架构，需要的不仅仅是尖端技术和大量昂贵的投资。当你面临革命性的变化时，按部就班地逐步改变将太慢。”

在丰田章男任下，该公司已经指派了研发界的传奇人物寺师茂树负责重启电动汽车战略。现年68岁的寺师是一名执行研究员，曾经担任过执行副总裁，负责监督从动力总成和电动车开发到先进研发和供应链问题等一系列业务。

从2023年4月1日起，佐藤恒治接任丰田社长一职。新NEV（下一代电动车）团队成员专门从日本赶赴北美进行了为期三周的电动车深度研究。在参观了芝加哥车展之后，他们在丰田密歇根州福勒维尔的试验场试驾了特斯拉的电动车，随后又去了得州和加州参观特斯拉的工厂。

为了更好地解决电动汽车问题，佐藤对领导层进行了洗牌。佐藤倚重的核心人物是石岛孝宏，接任了负责丰田全新纯电汽车工厂项目，这是一个用于开发电动汽车的精品独立研发中心。丰田希望未来的电动车开发能够独立于其传统产品。

另一位核心任务是加藤岳夫，他曾在丰田与比亚迪的合资公司担任高级工程师。加藤与比亚迪合作开发的一汽丰田bZ3采用了比亚迪的电池和电机。如今，他回到丰田的重点车辆开发中心担任总裁。可以预见的是，加藤将从比亚迪带回大量经验。

首席合规和风险官桑田正则负责雷克萨斯的电动化工作，该品牌将最先部署下一代电动车平台。

佐藤说：“纯电动车的竞争力和成本将是一个非常大的挑战。热管理、电力管理和空气动力学都是需要研究的领域。一旦确定了方向，可能需要六个月到一年的时间来制造原型车。”

丰田高管和工程师透露，“电动车优先”是将特斯拉等公司的突破性技术与丰田的安全、质量和可靠性结合起来，同时进行巨大的成本和性能改进。佐藤说，“为了推出更多的优质纯电动车，我们必须简化车辆结构，从制造到销售和服务都彻底改变业务方式。现在时机已经成熟，我们将以一种新的方式加速纯电动车的开发。”

为了确保推出的电池能有保持较高的容量，丰田已经部分推迟了下一代专用电动车的开发。他说，预计丰田将在未来几个月宣布与一家国际电池制造商建立新的全球合作关系。

日经新闻报道，丰田计划最早于2025年在肯塔基州开始生产电动汽车。报道称，它将改造一个旧工厂，最初每月产出1万辆跨界车，年产量约为12万辆。

丰田定下目标：到2030年，全球纯电动车销量达到350万辆。到2035年，雷克萨斯品牌在全球实现纯电动化，并在2030年销售100万辆电动汽车。

瑞银在对比亚迪的海豹款进行深入研究后得出结论，从供应链、成本结构和技术水平上，比亚迪较传统竞争对手享有约25%的成本优势，且相比特斯拉Model 3有15%的价格优势。

丰田要走的路还长着呢。

目前，大众集团旗下有三大纯电平台，包括MEB平台、PPE平台和SSP平台。基于MEB平台，已经生产了不同品牌的10余款车型。2022年12月，推出基进化版的MEB+，重点改善了续航里程、充电效率、座舱空间等部分。

PPE平台是保时捷和奥迪宣布联合开发纯电平台，定位在MEB之上，根据此前报道，首款车型将是纯电动的Macan。SSP平台则计划在2026年投产车型。

新上任的CEO奥利弗·布鲁默更改了计划，要对MEB电动平台进行深入改造，并计划将SSP结构集成到MEB平台中。MEB本来是过渡性平台，布鲁默认为SSP太过激进，还是回过头来改MEB。严峻的软件问题迫使奥迪推迟了电动车的发布计划，为了应对中国市场的电动汽车竞争，奥迪不得不中国本土的电动车企业购买一个电动平台的授权，以缩短其车型的开发周期。

丰田今年二季度才开始开发新平台的调研，时间怎么样？

丰田的秘密武器固态电池

当下几乎所有新能源汽车企业和动力电池车企都采用三元锂电池或磷酸铁锂电池，这两种电池已成为行业主流选择，特斯拉、比亚迪、宁德时代的领先地位已经难以撼动。丰田想另辟蹊径。

据外媒报道，丰田正在和京都大学研究人员联合开发新型氟离子电池技术。氟离子电池储能量大约是传统锂离子电池的7倍，可以让电动汽车续航里程超过1000 公里。氟化物离子电池是以氟为电能载体的新型蓄电池。据称，现有的纯电动汽车锂电池的容量为200～250瓦时/公斤，如果改进材料，氟化物离子电池的容量有望达到2500瓦时/公斤以上。

氟离子电池的工作原理是：通过氟离子导电电解质，将氟离子从一个电极转移到另一个电极来发电，阳极或负电荷电极由氟、钴、铜组成，阴极或正电荷电极主要由镧组成，同时氟离子电池完全无需使用锂作为原料。氟离子电池采用固体电解质，大大降低自燃率。

报道说，京都大学在2017年成功开发出一种使用电解液在室温下运行的氟离子电池。以往的研究主要使用固体电解质，除非温度达到150℃以上，否则无法提高氟离子的导电性。京都大学的研究人员通过使用溶解了有机氟化物的电解液解决了这个问题。

2020年与丰田合作，成功试制了使用固体电解质的氟离子电池。汽车制造商对氟离子电池的关注度很高，2018年本田公司下属的本田研究院就与美国国家航空航天局也公布了关于氟离子电池的研究成果。

但是氟离子电池需要在高温工作中，只有固态电解质被充分加热时才能导电，这会导致电池电极膨胀，而且充放电次数和电动势等性能目前还不及锂电池，在实际应用方面仍然存在许多挑战。

立命馆大学副教授冈崎健一等人组成的研究团队计划在2025年前试制以铜和铝等低成本原料作为电极材料的氟离子电池，以此降低资源断供风险。而使用铋或铅作为电极的类型，其电动势仅停留在0.3伏的水平，团队将通过调整电极材料将其电动势提高到2伏以上。冈崎副教授说：“我们希望为建设脱碳社会提供锂电池以外的选择。”

据日本调查公司矢野经济研究所（位于东京都中野区）预测，到2030年，全球车载用锂离子电池的市场规模将扩大到2021年的约3倍。如果所有纯电动汽车都使用锂离子电池的话，将有可能出现资源短缺。

丰田的心思还是非常缜密的。

首先，电池是电动汽车核心技术，必须掌握在自己手中，而且最好是不依赖于外供。

另一方面，日本资源匮乏，基本没有锂离子电池和电机所需要的锂、稀土矿产，丰田不希望在资源上被别人卡脖子，所以最好少用甚至不用稀土。

另一方面，丰田大量注册固态电池专利，也是希望先行突破技术，实现“赢者通吃”。

但是，这只是丰田的一厢情愿。

世界上不知多少实验团队正在研究多少电池方案，一大拨都在路上。

即使是氟离子电池，中国也已经取得突破。　

据2022年1月《中国科学报》报道，中国科学技术大学教授马骋团队设计出一种新型氟离子固态电解质——钙钛矿氟离子导体，首次实现室温下全固态氟离子电池的稳定长循环，在25℃下持续充放电4581小时后，容量没有发生显著衰减。这一成果创造了全固态氟离子电池领域循环时间最长、容量保持率最高的世界纪录，让人们看到未来电池多元化发展的希望。

马骋介绍，全固态氟离子电池理论能量密度最高可接近每升5000瓦时，约是目前商业化锂离子电池能量密度的8倍，也超过正在研发的锂空气电池。

基于不可燃无机固态电解质的氟离子电池，安全性能无疑更好。此外，氟元素地壳丰度约是锂元素的50倍，氟离子电池在原材料供应方面的压力远低于锂离子电池。马骋告诉《中国科学报》，我国萤石（主要成分氟化钙）资源在全球优势明显，氟离子电池可以充分利用这一优势。

马骋指出，如果能使用不可燃的无机固态电解质构筑全固态电池，毫无疑问将更有实用价值。但是，这一技术路线颇具挑战——氟离子固态电解质的离子电导率大多偏低，只能在高温下工作；少数全固态氟离子电池虽然可在室温下充放电，但电化学窗口极窄，充放电不到10次容量就几乎衰减为0，没有实际应用价值。构筑可传输氟离子的液态电解质极其困难，即便成功也存在安全隐患。《科学》曾报道过一种可以传输氟离子的有机液态电解质，被誉为是氟离子电池“里程碑”式的工作。但由其组成的氟离子电池在室温下仅实现不到10个循环的稳定充放电。

2023年3月，媒体报道，中国科学院上海硅酸盐研究所研究员李驰麟带领的团队，首次设计了基于二维层状氟化物（KSn2F5）和界面改性策略的准固态氟离子电池。在接近室温（60 ℃）的条件下，该电池的初始放电容量达到442 mAh/g，便循环70次后仍有150 mAh/g的可逆容量。该电池在较低温度（60 ℃）和较大电流密度（20 mA/g）下表现出可逆的转换反应循环，其充放电过电位仅为100 mV，这一基于层状电解质的氟离子电池的电化学性能在已报道的固态或准固态氟离子电池中处于优异水平。 

马骋教授团队还开发出一种新型固态电解质——氧氯化锆锂，据说该新型电解质综合性能与目前最先进的硫化物、氯化物固态电解质相近，但成本不到后者的4%，适合进行产业化应用。这种材料具有很强的成本优势，氧氯化锆锂的成本有可能降低到约7美元/公斤，远低于目前最具成本优势的固态电解质氯化锆锂（10.78美元/公斤）。

据韩国SNE research发布的报告，给全固态电池泼了一盆冷水。到2030年全球液态锂离子电池供应量将从2023年的687GWh增加到2943GWh，增加4.3倍，占电池市场的95%以上。即使全固态电池到2030年量产，供应量也只会从2025年开始的0.2GWh增加到131GWh，市场渗透率也只有4%，影响不了大局。即使全固态电池成功批量生产，成本问题仍然是最大的问题。

氧氯化锆锂的室温离子电导率高达2.42毫西门子/厘米，超过了所需的1毫西门子/厘米。与此同时，它良好的可变形性使材料在300兆帕压力下能达到94.2%致密，并且，由氧氯化锆锂和高镍三元正极组成的全固态电池，在12分钟快速充电的条件下，成功地在室温稳定循环2000次以上。