編輯部

撰文

Toyota 提供

攝影

61,239

2017

4月

20

日本豐田汽車集團,可以說是全球最早踏入替代能源領域,且目前在環保節能上貢獻最多的汽車製造廠,特別是 Hybrid 油電複合動力技術備受世人肯定,以領頭羊的角色引起眾多車廠追隨跟進,一同為保護地球盡一份心力。

然而 Toyota 並非只專心研發 Hybrid,它在插電式 Hybrid (PHV)、純電動車 (EV)、氫燃料車
(FCV) 等各領域也有相當豐碩的成果,依照每個時代的需求,創造出最符合當代的替代能源交通工具,而最後的目標就是打造零排碳、零排汙的汽車世界。

Hybrid 正式邁入第 20 年

現在馬路上所看到的 Hybrid 車款,十之八九都是來自豐田集團之手,Toyota 加上 Lexus 占有九成以上的市場銷售量,可說獨霸車壇。雖然 Hybrid 車款越來越普及,但一般民眾仍認為油電複合動力是高科技產物,尤其是在低油耗、低排放的環保效能上,遠遠超過傳統內燃機車種。

不過你可能不知道,Toyota 推出的第一輛 Hybrid 量產市售車:第一代 Prius,其實早在 1997 年就已問世,距今正巧邁入第 20 年,或許當其他車廠現在才正要投入 Hybrid 的開發,但對 Toyota 來說,這已經是再成熟不過的產品,並積極地朝下一階段的目標邁進,由此可見 Toyota 在替代能源領域上,超前其他汽車集團好幾步!

1997 年第一代 Toyota Prius 問世,開啟替代能源世代的來臨,至今 Prius 已經成為 Hybrid 的代名詞。

Toyota Prius 在 2003、2010、2016 年歷經三次大改款,目前進化到第四代車型,近代還衍生出尺碼更小、省油效率更高的 Prius C 小型掀背車,以及採 5+2 座轎式休旅設定的 Prius α,滿足更多元的消費需求,也因此,Prius 幾乎已成為 Hybrid 的代名詞,其低碳排放與動輒 20、30km/L 燃油的平均油耗表現,是目前離現實生活最接近、且大眾消費者負擔得起的油電合動力車款。

Prius 問世至今恰滿 20 年,過程中還衍生出都會掀背 Prius C、七人座休旅 Prius α、以及插電式版本 Prius PHV,滿足更多元的消費需求,更證明 Hybrid 越來越被市場所接受。

豐田集團以此技術,將產品種類拓展到更廣泛的車型,例如 Toyota Camry Hybrid、RAV4 Hybrid,以及豪華品牌 Lexus CT 200h、ES 300h、NX300h、RX450h…等,這些油耗表現優異的車款不僅在台灣受到消費者青睞,北美市場更是大受歡迎,Toyota 可成為 Hybrid 領域的第一把交椅,絕對不是沒有道理。

現階段更理想的方案-Plug-in Hybrid

Toyota 來說,Hybrid 已經是 20 年前發明的技術,即使在每一代 Prius 都有相當程度的進化,省油效率也不斷提升,但 Hybrid 終究有其發展極限。歸咎原因,依賴內燃機引擎的比重仍高,僅管 Toyota 研發出 Atkinson 循環引擎,並成功將引擎熱效率提高到 40%,讓平均油耗一步步逼近 30km/L,但 Toyota 並不滿意這樣的結果,並不斷地積極尋找更有效的改善方案,重點是能夠落實在現實生活中,讓人人負擔得起,而非看得到卻摸不著。而這最後的解決方案,就是 Plug-in Hybrid 插電式油電複和動力系統,我們稱它為 Plug-in Hybrid。

Plug-in Hybrid 與一般 Hybrid 最大的不同,在於 Plug-in Hybrid 配置大容量電池,且附有車載充電器與外部充電裝置,簡單來說,它就像手機一樣可以插上充電座幫電池充電,而不像純 Hybrid 系統仰賴煞車動能回收與發電機回充電力,如此一來可以在出發前就先在車庫充飽電,接下來能維持數十公里的純電續航力,因此對短途通勤來說,Plug-in HV (全名 Plug-in Hybrid Vehicle) 就像是一輛 EV 純電動車,既不花費一滴油,也不會排放任何廢氣。

至於純電動車在電力耗盡而又找不到充電站的情況下,只能停靠路邊等待救援;Plug-in HV 則只要向一般汽車一樣到加油站報到,又可繼續好幾百公里的行駛里程,長途旅行絕不是問題,這種平日純電零碳、假日長途低碳的行駛特質,就是 Plug-in HV 的優勢。

能夠同時改善 Hybrid 節能效率與 EV 充電問題的新動能型態,最符合現況的解答就是 Plug-in Hybrid,2012 年推出的 Prius PHV 就是首款作品。

Toyota 販售的第一款 Plug-in HV 產品,是 2012 年發表的 Prius PHV,它是以第三代 Prius 為基礎改造而來。基本上引擎、齒輪箱、馬達所組合起的 Hybrid 架構,與第三代 Prius 沒有太大差異,但電池模組由 4.4kWh 大容量鋰離子電池取代原本的鎳氫電池,其蓄電量高、充電速度快,單位體積效能突出,集合諸多優點於一身,當充滿電的情況下,可以讓第一代 Prius PHV 的純電續航力達到 40 公里,相當於台北至桃園的距離。

第二代 Prius PHV 擁有宛如未來車般的樣貌,前衛吸睛,且在電池容量增加一倍的情況下,使純電行駛距離提升到 64 公里。

而本篇「徹底研究」的主角:第二代 Prius PHV,則是以第四代 Prius 為基礎演化而來,除了造型大幅變動之外,更將鋰電池容量加大一倍,達到 8.8kWh,純電續航力也進一步提升至 64 公里,純電行駛最高時速更可達到 135km/h 以上,完美結合 Hybrid EV 的優點,並解決難以克服的問題,因此,Prius PHV 被視為現階段最理想的替代能源車款。

長遠目標-FCV 氫燃料電動車

Toyota 既然身為綠能科技領導者,就必須不斷找尋更環保的動力方案,Hybrid、Plug-in Hybrid,分別為過往與現今最理想的解答,那麼未來的能源型式又是什麼?Toyota 認為是 Fuel Cell Vehicle 氫燃料電池車,簡稱 FCV,這種只要將氫氧混和產生即可產生電力和水的能源產生型式,將是往後數十年汽車工業發展的方向,而現在已由 Toyota 集團開啟了第一步。

下一階段的新能源型態,將是 Fuel Cell 燃料電動車。

Toyota 早在 2013 年東京車展就推出 FCV Concept,在極度前衛的外表下,透露了 Toyota 對於氫燃料電動車產業的雄心壯志。FCV 的原理不難,但製造與務實層面上卻有不易突破之處,例如氫氣保存不易、Fuel Cell 模組體積大、重量高等特性,這些問題點在 Toyota 經過多年的研發後,總算在技術上逐漸克服,當 2013 年 FCV 概念車初次亮相時,就是實力與決心的展現。

當時,Toyota FCV Concept 的技術資料載明本車續航里程 300 英里 (約 480 公里)、加滿液態氫僅需約 3 分鐘時間的性能特性,就像是未來世界的救贖,Toyota 當時更表示在 2015 年就會將 FCV 付諸量產,將替代能源推展到另一個全新的局面。

2013 年初次露臉的 Toyota FCV Concept,宣示豐田集團開啟替代能源的下一世代。

一如預期,Toyota 在 2014 年底宣布首款氫燃料電動車正式量產,它的名字叫 Mirai,即日文的「未來」之意,2014 年 12 月率先於日本販售,北美則為第二大目標市場。Mirai 搭載 Toyota Fuel Cell System (TFCS),由燃料電池模組、boost converter、兩具高壓儲氫瓶等組成,電動馬達可輸出 152 匹最大馬力與 34 公斤米最大扭力,使其擁有 178km/h 極速與 0~100km/h 加速 9.6 秒的優異性能,而加滿氫氣後的續航力可達到 500 公里整,性能表現卓越。在乘坐舒適性上,使 Mirai 設定為四人乘坐的寬敞空間,成為一輛可作為 Family Car 用途的環保車種。

Toyota 在 2014 年底正式宣布首款氫燃料電動車-Mirai 問世,加滿氫氣後可連續行駛 500 公里,而排放出的只有潔淨的水,這才是環保終極目標。

Toyota 的下一步是與各國政府攜手合作,建構更多更完整的加氫站,使 Mirai 零排放、零污染的特性可以廣為更多消費者接受,逐步邁向真正的零排放用車生活。

對 Toyota 來說,將全球主要汽車市場的加氫站普及是刻不容緩的事,這項工作目前已在日本當地有妥善規劃,歐美地區也如火如荼展開。