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为何Toyota要免费释出HEV专利?

时间:2019-04-09 作者:Junko Yoshida,EE Times国际首席特派记者 阅读:
Toyota为何要开放HEV技术专利?因为太慷慨?还是为了顽固追求降低二氧化碳排放量的目标?
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日本车厂丰田(Toyota Motor)不久前宣布一项新计划,将开始以免权利金授权(royalty-free licenses)的模式,释出该公司严密保护的油电混合车辆(HEV)专利;到2030年将释出的专利数目高达2万3,740项。TBlEETC-电子工程专辑

此外Toyota也将针对其动力传动电气化系统,包括自家开发的马达、电池、电源控制单元(PCU)与电子控制单元(ECU)等,提供‘收费型“的技术支持;该车厂期望能透过协助在HEV开发上仍是新手的其他车厂,尽可能快速达到性能目标。TBlEETC-电子工程专辑

Toyota为何要这么做?因为太慷慨?还是为了顽固追求降低二氧化碳排放量的目标?来自这家车厂的官方说法是,此举旨在”推动全球车辆的电气化”。TBlEETC-电子工程专辑

不过产业观察家却有不同的猜测。他们指出,在电动车市场迟到的Toyota可能是想藉此为自己争取一点时间来跟上竞争对手,同时延长HEV在全球市场的生命周期。TBlEETC-电子工程专辑

持续衰退的HEV市场

市场研究机构Strategy Analytics的全球汽车产业副总裁Ian Riches表示,在非插电式的重度混合动力(full hybrid)车辆市场,Toyota是拥有八成以上市占率的霸主,“但这个市场现在基本上表现持平甚至呈现衰退,因为车厂不是转向更具成本效益的48V轻度混合动力(mild hybrid)车款,就是更高效率的插电式混合动力车辆以及电池式电动车款。”TBlEETC-电子工程专辑

而市场对汽车产业的普遍认知,则是车厂将转向全电动车辆(EV)。TBlEETC-电子工程专辑

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 EV/HEV分类 (来源:Yole Developpement)TBlEETC-电子工程专辑

另一家市场研究机构Yole Developpement的电力/无线技术暨电池产业首席分析师Milan Rosina认为,EV/HEV市场“发展相当快速;”他指出,不同车型分类──包括轻/重度HEV、插电式混合动力(PHEV),以及全电动车、燃料电池电动车(FCEV)──越来越复杂,在此前提之下,他的问题是:“重度HEV是一种有趣的车辆电气化解决方案,或者已经是过去式?”TBlEETC-电子工程专辑

Toyota将释出那些专利?

根据Toyota的说法,该公司将免费释出的HEV专利包括零组件与系统、电动马达、PCU以及系统控制技术,而“这些都是能被应用于开发各种电气化车辆,包括EHV、PHEV以及FCEV的核心技术。”而Toyota这么做的理由是,有越多公司开始使用这些专利技术生产HEV,电动车辆的整体成本就会越低。TBlEETC-电子工程专辑

对此Strategy Analytics的Riches指出:“马达、逆变器(inverter)、DC/DC转换器以及电池都是常见的零组件,而再生煞车系统(regenerative braking systems)以及暖通空调(HVAC)系统则被设计成不需要来自内燃机引擎的电力就可运作;“不过他也表示:”与EV相较,HEV通常使用较低功率的马达以及较小容量的电池,因此相关技术不一定要是可转移的。”TBlEETC-电子工程专辑

 此外Riches还提到,Toyota将释出的专利排除了锂电池技术(也就是大型电池组的化学配方);因此他的结论是:“这还不能很确定是否有助于降低电动车的成本。”TBlEETC-电子工程专辑

他补充指出,Toyota的混合动力技术一直是围绕着相对较低功率以及较小的电池组所开发,那些电池组多年来主要是使用镍氢电池(NiMH);而根据他的观察:“显然Toyota打算尽可能延长HEV市场的生命,以面对该公司目前还未能抵抗的插电式电动车款之袭击。”TBlEETC-电子工程专辑

各国对车辆电气化的激励措施快速变化

Yole的Rosina坚信,EV/HEV市场是受到世界各国各种激励措施的推动,但那些机制有可能会突然改变;例如中国政府就决定削减对EV/HEV的补贴,甚至在2020年完全取消。因此对部分将面临政府激励措施剧烈变化的中国车厂来说,Toyota免费释出专利似乎颇具吸引力。TBlEETC-电子工程专辑

Toyota还试图在新兴市场──包括中国与印度──谋求有力的HEV立足点;其方法是为车辆电气化经验不足的当地车厂,提供大量的技术支持。TBlEETC-电子工程专辑

根据Toyota表示,该公司提供的具体支持项目包括“提供车辆电气化系统概述(overviews)、控制指南,以及将利用其系统的车辆调校指南(tuning guides)知详细解释;举例来说,Toyota将提供的指导包括帮助其他车厂达成适合他们正在开发的车款于燃油效率、输出以及安静度等方面的高水平产品性能。这些服务将以契约为依据。”TBlEETC-电子工程专辑

随着未来几年各家领导级车厂打算在EV/HEV上投资超过3,000亿美元,Rosina预期最大的挹注将来自欧洲;根据他的观察,“与二氧化碳排放量的量测有关之“柴油门”(dieselgate)事件,进一步让车厂加速了更早推出更多电气化车款的策略性决策。”TBlEETC-电子工程专辑

Rosina指出,为了达成欧洲在2018年进一步加强的减碳目标,车厂必须专注于提高车队的电气化,也就是转向二氧化碳排放量比轻度混合动力车辆更低的高度混合动力、插电式混合动力以及全电动车款。TBlEETC-电子工程专辑

在此背景之下,Rosina表示众家车厂越来越了解“48V轻度混合动力不足以达成碳排放目标,”因此他们越来越专注于“重度电气化。”TBlEETC-电子工程专辑

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HEV的PCU (右)以及引擎 (来源:Toyota)TBlEETC-电子工程专辑

那么燃料电池车呢?

Strategy Analytics的Riches表示,Toyota一直是大众化EV市场相对较晚的进入者,因为该公司以往将希望寄托在从混合动力车辆转向燃料电池车辆。TBlEETC-电子工程专辑

 根据Riches的说法,直到2017年,Toyota似乎一直在扩大其方法;该公司通常声称其目标是在2025年让每一辆Toyota/Lexus车款都会有纯EV或是至少一种电气化选项,例如混合动力或是氢燃料电池。TBlEETC-电子工程专辑

事实上,Toyota在氢燃料电池车辆(FCEV)上的豪赌,导致了该公司在2015年决定在2020年开放其FCEV相关专利。除了5,680项FCEV相关专利,Toyota声称现在准备增加"近2,590项电动马达相关专利、2,020项PCU相关专利、7,550项系统控制相关专利、1,320项引擎变速/差速联合传动器(transaxle)专利、2,200项充电器专利,以及2,380项燃料电池专利。"也就是燃料电池车相关专利数总数将达到8,060项。TBlEETC-电子工程专辑

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 Yole的Rosina猜测,Toyota决定释出原本严密保护的HEV专利,真正的理由可能不只是为HEV寻求更广泛的支持,也是为了FCEV。他指出:"实际上FCE与混合动力车辆使用类似的电池,两者也都用了升压器(booster)将(重度HEV之)电池或(FCEV之)燃料电池组的电压提升至所需的水平。"TBlEETC-电子工程专辑

Rosina表示,Toyota已经开发FCEV多年,并在几年前发表商用车款Mirai。TBlEETC-电子工程专辑

车辆电气化将往什么方向发展?

寻求车辆电气化的汽车产业有许多选项。Rosina表示:"实际上,如果你需要一些电气化功能,例如煞车能量再生,你可以选择电气化成本较低的轻度HEV (48V)。而如果你想用洁净的电力来启动车辆,你需要PHEV或电池电动车(BEV);"这时也可利用车辆电池作为停电等紧急情况、或是外出无法连结电网时的备用电力,所以大哉问是:"当我们已经知道与轻度混合动力车辆或是PHEV/BEV相较,重度混合动力车有许多的缺点,我们真的还需要它吗?"Rosina表示这个问题没有标准答案,但假设重度HEV的市占率将持续稳定下滑是合乎逻辑的。TBlEETC-电子工程专辑

尽管这是Yole目前的了解,他指出:"某些策略性决策、开放IP等行为,可能会改变这种纯粹的技术/经济情势;"而虽然Toyota在整体EV市场向来因为重度混合动力而占有一席之地,Rosina发现这家车厂"正在丧失创新动能,"因为"太传统。"TBlEETC-电子工程专辑

举例来说,大多数车厂都仰赖锂电池,但Toyota仍使用镍氢电池。不过Rosina仍抱持希望,他指出Toyota的车款采用了碳化硅(SiC)技术,这可能是该公司的"创新动能"征兆,只是不知到了2020年,Toyota是会完全采用SiC或是仍然犹豫不决。TBlEETC-电子工程专辑

本文英文原文链接:Why the Flood of Toyota HEV Patents?  编译:Judith Cheng  TBlEETC-电子工程专辑

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