为了在纯电动汽车（BEV）领域赶上全球竞争对手，丰田正大力推进多项电池技术研发，以期在延长续航里程的同时，大幅降低产品开发和量产成本。这家日本汽车制造商能否实现这一目标？

在迄今为止最详尽的发布会上，丰田汽车公司于6月13日公布了其战略技术路线图的详细内容，其中包括新型电池化学体系、氢燃料电池的研发进展，以及实现电动汽车制造成本大幅降低的路径。

作为全球最大的汽车制造商之一，丰田在插电式混合动力电动汽车领域拥有显著的技术优势，并在电动汽车电池方面持有专利；但在纯电动汽车（BEV）的推出方面，丰田明显落后，市场份额正被特斯拉以及几家新兴的电动汽车制造商蚕食——这些企业正在纯电动汽车、软件、电气/电子架构以及电池技术领域持续取得快速进展。

尽管如此，丰田2023年技术研讨会旨在就外界日益增长的疑虑——即在向电动汽车转型的过程中，该公司能否维持其全球市场份额——提供答案。值得注意的是，丰田此次详细披露技术信息，正值佐藤浩二接任丰田总裁兼首席执行官不到一个季度之际；他接替了前任丰田章男，而丰田章男以对纯电动汽车（BEV）持保守态度而著称。 随着股东们对新领导层的愿景投下赞成票，丰田在纽约证券交易所的股价在公告发布后飙升了12%至13%。

这家日本汽车制造商举办了一场技术说明会，会上披露了其转型为出行服务公司的计划。在全球汽车行业格局快速变革的背景下，该公司旨在本十年后半期赶上其在电动汽车领域实力强劲的竞争对手，因此在其技术研讨会上提出了企业发展方向——“丰田出行理念”。

丰田首席技术官中岛弘树在详细阐述公司基于“丰田移动出行理念”的战略重点领域时强调，该汽车制造商计划聚焦三个主要领域，以确保未来的增长：

• 电气化
• 智能
• 多元化

在电动化进程中，丰田计划采取多管齐下的策略，不仅专注于纯电动汽车（BEV），还将重点放在插电式混合动力汽车（PHEV）——丰田将其称为“实用型纯电动汽车”——以及混合动力汽车（HEV）和燃料电池电动汽车（FCEV）上。

尽管丰田计划在新兴市场以及电力供应不稳定的国家推出混合动力汽车（HEV），但这家日本汽车制造商最近已与戴姆勒卡车公司达成合作，共同量产燃料电池商用车辆。

“在电气化方面，我们关注的是汽车制造商推出的纯电动汽车，其续航里程翻倍，生产流程缩短了一半，”中岛表示，并补充道：“我们将继续推进适合各地区（全球范围）的电气化战略，同时坚持多路径发展策略。”

近年来，丰田围绕其战略重点领域，正将资源（人力和投资）从大规模生产转向研发（R&D）。 根据中岛的演讲内容，截至3月，丰田53%的研发人员（较2016年4月的37%有所上升）目前从事前沿研发工作，其余47%（较63%有所下降）则从事量产工作。 此外，该公司约45%的研发支出目前用于先进开发领域，而2017年这一比例仅为24%。

丰田的电气化举措

上个月，丰田成立了一个名为“丰田纯电动汽车工厂”（Toyota BEV Factory）的专门机构，负责统筹下一代纯电动汽车（BEV）开发的各项工作。该机构将由一位负责人统领，全面监管研发、生产及业务流程，以确保决策高效，同时建立敏捷的组织架构。公司已任命加藤武郎担任该纯电动汽车工厂的总裁。

加藤正在重新规划丰田的纯电动（BEV）产品开发和生产战略，他设想的新一代车型单次充电续航里程将超过1,000公里。 他在技术研讨会上表示，丰田旨在通过整合新一代电池、由深度学习和人工智能支持的空气动力学设计，以及具备空中升级（OTA）功能的强大软件生态系统，来开发长续航纯电动汽车，从而提升乘客体验。为了实现长续航里程，该汽车制造商正在开发一系列新的电池技术，包括全固态电池。

加藤还透露，丰田将为新车开发一种新的模块化结构，重点放在车身的前部、中部和后部。该车企计划在这些部位采用“Giga Casting”技术，这将实现零部件的统一，从而减少整体结构中的零部件数量，并简化车辆装配的工序。据该公司称，这将有助于降低产品开发和装配作业的相关成本。 根据加藤的演讲内容，丰田的目标是到2026年将产品开发成本降低30%，未来则降低50%。同样，通过重新规划纯电动汽车（BEV）的生产流程，该公司还计划在2026年前将工厂投资减少50%。

“这种关于 ‘日本式制造’ [日语中指制造]将运用数字孪生技术，将生产准备周期缩短一半，”加藤表示，并补充道，新一代纯电动汽车（BEV）理念将在全球范围内实施，新车型计划于2026年起陆续推出。

“到2030年，350万辆汽车中将有170万辆由纯电动汽车工厂生产，”他在总结演讲时说道。

让我们详细看看丰田的两个关键进展——新型电池技术以及通过“Giga Casting”实现零部件的统一。

丰田的电池战略

为推进自2026年起推出新一代纯电动汽车（BEV）的计划，日本最大的汽车制造商透露，该公司正在研发新的电池技术，以提升其在新兴细分市场的产品阵容。新一代电池技术包括：

a) 性能版——为实现单次充电续航1,000公里的目标，丰田正在研发一种方形电池，其本质上是一种液态锂离子电池，具有更高的能量密度和更短的充电时间。 要实现目标续航里程，还需大幅减轻车身重量并优化车辆的空气动力学性能。搭载此类电池的纯电动汽车将于2026年上市，该公司表示，其目标是将成本较目前在售的丰田bZ4X降低20%。

b) 大众版——顾名思义，丰田也在开发一种低成本电池技术，旨在推出价格亲民的纯电动车型（BEV），从而推动公司销量增长。这些电池将采用磷酸铁锂（LFP）化学体系，预计将于2026-27年投入使用。这些电池将采用双极结构，目前已作为镍金属氢化物电池的一种形式应用于Aqua和Crown混合动力车型中。 值得注意的是，丰田计划在续航里程上实现20%的提升，同时将成本较现款bZ4X车型降低40%。在充电方面，该公司计划实现从10%电量充至80%仅需约30分钟。

c) 高性能双极锂离子电池—— 在持续开发磷酸铁锂（LFP）电池的同时，丰田还致力于将双极结构与高性能锂离子电池相结合，目标是提供比计划于2026年推出的续航里程达1,000公里的液态锂离子电池高性能版更出色的续航表现。 与后者相比，丰田希望其双极锂离子电池的续航里程提高10%，成本降低10%，并实现更快的充电速度——从10%电量充至80%仅需20分钟。尽管丰田认为该技术的量产仍面临挑战，但已计划于2027至2028年间试行推出。

d) 全固态电池（ASSB）——丰田在固态电池技术领域拥有超过1,000项专利，该公司透露正致力于尽早于2027年推出一款搭载ASSB的电动汽车。这家汽车制造商表示，已解决了固态电池长期存在的技术难题，并计划首先将其应用于传统的混合动力汽车（HEV）。 尽管该公司并未详细说明此前在全固态电池方面遇到的具体挑战，但众所周知，与当前一代锂离子电池相比，采用固态电解质的电池充放电循环次数较少。理想情况下，一款面向市场的电动汽车电池必须具备数千次的充放电循环能力，但全固态电池此前仅能实现几百次充放电循环。 丰田声称已攻克这一技术难关。该公司表示，计划通过其固态电池实现单次充电续航里程超过1,200公里，并将充电时间进一步缩短至10分钟以内（从电量10%充至80%）。 尽管如此，丰田目前正在努力应对该领域的两大主要挑战——有效的量产方法以及ASSB的高制造成本。这家汽车制造商希望在未来3至4年内解决这两个难题。

e) 先进全固态电池（ASSB）——丰田的研发团队还正在研发一种全固态电池的先进版本，该车企希望借此实现单次充电约1,500公里的续航里程。目前，该公司尚未披露有关该版本的更多细节。

丰田更新后的生产战略

在向电动汽车量产转型的过程中，保持盈利能力是汽车制造商面临的最大挑战之一。在努力降低电动汽车成本的同时，汽车制造商也在调整传统的生产流程，旨在消除车间中的冗余工序。 丰田计划推行“Giga Casting”技术，旨在大幅减少前后车身框架所用的零部件数量。例如，该公司计划借助“Giga Casting”技术，将前后车身框架中的90个和85个不同零部件分别整合为一个整体。

什么是“giga casting”？

巨型压铸（Giga casting）是一种压铸解决方案/工艺，目前正被电动汽车制造商越来越多地采用，用于将整个白车身或前部、后部及底盘部件作为单件整体制造。该工艺不仅使汽车制造商能够大幅减少零部件数量，还省去了将零部件铆接和焊接在一起的工序，从而简化了生产流程。采用巨型压铸技术还能降低成本，并缩短车架的生产时间。

丰田并非唯一一家考虑在制造过程中引入“吉加铸件”的汽车制造商。吉加铸件（或称“巨型铸件”——原始设备制造商可能会根据其尺寸大小选择不同的称呼）最初是由特斯拉在汽车制造工厂中率先应用的。特斯拉在生产车身框架时采用此类压铸件，被视为工厂层面上最重大的创新之一。 例如，特斯拉Model Y的白车身就是通过使用两个此类铸件制成的，它们分别取代了前部和后部结构。该工艺省去了数百个单独部件、冲压和焊接点以及相关设备，从而简化了生产流程，并节省了成本和时间。

特斯拉已在德国工厂部署了一台铸造压力机，并采用“巨型铸造”技术生产Model 3。据报道，这家美国电动汽车制造商正在部署一台9000吨级的“Giga”压力机，以运用“巨型铸造”技术生产Cybertruck。

瑞典汽车制造商沃尔沃汽车（Volvo Cars）也在努力将其Torslanda工厂的生产流程引入巨型铸造工艺，以投产电动汽车。其母公司吉利控股（Geely Holdings）同样采用该铝压铸工艺制造极氪009（Zeekr 009）MPV的底盘。包括梅赛德斯-奔驰、蔚来和通用汽车在内的其他几家知名汽车制造商，也在各自的工厂中密切评估这项巨型铸造技术。

丰田透露，该公司正在开发一种与铝压铸件进行一体化成形的新技术。该模具组件通常由数十个钣金零件组成。“在分析了汽车制造领域中长期积累的铸造技术后 genba （日语中意为“现场”）中积累的铸造技术，我们重新审视了结构设计，使其更加简洁、轻薄，”该公司在一份文件中表示。

此外，丰田计划建设一座高度灵活的纯电动汽车（BEV）生产工厂，将传送带替换为自推进式装配线。如前所述，这些举措是该汽车制造商长期计划的一部分，旨在将工厂投资减少50%，将生产准备周期缩短一半，并大幅降低固定成本。

标普全球流动性分析

电池： 丰田于2008年成立了电池研发部门，据悉已于2020年开发出固态电池的初始版本。 同年6月，丰田研发出一款由全固态电池驱动的车辆，并进行了试运行。然而，在后续研发过程中，该车企发现固态电池因固态电解质内部形成空隙而导致性能衰减更快，这表明其使用寿命较短（与锂离子电池相比）。正是那时，丰田的电池工程师们意识到，需要进一步开发固态电解质。

据标普全球移动出行（S&P Global Mobility）电气化技术研究总监格雷厄姆·埃文斯称，丰田的战略是退一步，围绕电池技术开展基础研究，以此实现对竞争对手的跨越式超越，并解决消费者普遍关心的痛点，例如纯电续航里程和充电时间等问题。

“如果能成功实现大规模量产，我们或许会看到丰田脱颖而出成为行业领军者，”格雷厄姆表示，并补充道，丰田的技术方案能否克服固态电池技术中众所周知的痛点，仍有待观察。

在总结该公司研讨会的主要要点时，标普全球移动出行（S&P Global Mobility）电池研究副总监理查德·金博士表示：“随着丰田新近公布的下一代电池电动汽车战略，该公司旨在实现多项突破，包括提升系统灵活性、延长纯电续航里程以及缩短充电时间。 该战略的一个关键方面是开发一种兼具高镍电化学体系和无镍铁磷电化学体系的新型电池。这种方法使丰田能够满足消费者对标准版和长续航版电动汽车的需求。通过提供不同成本、不同电池容量的版本，丰田可以提供两种截然不同的选择，以满足不同地区消费者的不同需求。”

“从续航里程的角度来看，丰田计划在电芯和电池组两个层面提升能量密度。 通过将正极材料从中镍体系转变为高镍体系（虽未明确说明但极有可能），并结合在负极材料中添加硅元素，丰田预计到2026年，其高性能版电动汽车的单体体积能量密度将提升约20%。此外，经过优化的电池组结构预计将贡献约30%的续航里程提升。 得益于这些改进，预计丰田下一代电动汽车的电池容量将比当前版本的bz4x（其CLTC续航里程为651公里）增加5%至60%。值得注意的是，电池组重量的增加可以通过车身结构及其他系统的优化来抵消，因此预计续航里程可达1,000公里。”

金博士补充道：“丰田电池战略的最新重大改进侧重于充电性能。该公司计划通过循序渐进的措施来实现这一目标，包括推出采用双极技术的电池、尚未公布但极有可能在负极材料中添加硅的电池，以及最终将固态电池推向市场。这些进步旨在解决消费者对续航里程和充电时间的担忧，进一步提升丰田电动汽车的整体吸引力与实用性。”

金博士预测，从2024年开始，本十年间全固态电池的需求将出现激增。 “我们预测，随着所有主要汽车制造商都将推出采用固态电池的纯电动汽车（BEV），固态电池的需求将从今年的零增长到2024年的67MWh，并到2030年实现惊人的增长，达到63.548 GWh，”他表示。

底盘： 针对丰田计划在其纯电动汽车工厂引入“Giga Casting”技术一事，标普全球移动出行（S&P Global Mobility）首席研究分析师埃德温·波普表示：“丰田所采用的‘Giga Casting’技术，其核心在于对车辆装配生产线的影响，而这正是以‘改善（Kaizen）’为导向的制造流程的核心所在。 我预计，碰撞维修流程可能会采用分段处理方式——正如其他整车制造商（非特斯拉）此前所提到的那样——以确保对其车辆进行妥善维修。”

“此外，纯电动汽车（BEV）用户的保险费率最近频频见诸报端，被视为阻碍该技术长期普及的障碍。鉴于丰田车主往往更关注长期成本、可靠性，并期望车辆维修费用低廉，我预计丰田也将效仿这一做法，在售后事故应对方面采取一些巧妙的措施。”

Pope 还预计，通过新模具扩大钣金件尺寸，可能会成为推动“吉加级铸件”应用的另一动力，特别是在采用传统装配工艺生产的电动汽车上。

“这一方案或许能帮助部分棕地项目通过对厂房面积进行微调来提升成本效益。而若要让车辆采用大型铸件，整个生产工厂必须从‘零开始’规划，才能将其妥善融入工作流程，并在装配厂层面实现真正的效率提升。因此，生产工厂中的任何现有装配线都可能需要经历一次彻底停产并重建的过程，以便在优化后的环境中采用新的生产流程，”他补充道。

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