日本汽车产业已经日薄西山?恰恰相反,是因为他们技术太“超前”

日本汽车产业已经日薄西山?恰恰相反,是因为他们技术太“超前”

首页休闲益智僵尸启示录卡车模拟器手游更新时间:2024-07-03

日本,一个“有点东西”的国家——热衷于拆解各种他们不理解的东西。

大疆无人机的风波还没过,这不,日本又为了弄明白中国的五菱宏光MINI EV为何能在市场上大*四方,以同样的手段购买拆解了一辆同型号的顶配版电动车。

一拆就拆得十分彻底,从车架子到零部件,恨不得螺丝都拿去化验一下有没有什么隐形科技。

买这辆车花了3.88万元人民币,日本名古屋大学的团队拆下来之后发现,这车售价便宜,因为造车的成本也是真的少——从电池、马达、变速器到车身、内饰、空调压缩机,不管是硬件还是软件,加起来总共花了不到2.7万元人民币,基础利润占比高达30%。

而真正让人觉得日本“心感受伤”的是,这款新时代的“霸场神车”中,没有一个硬件甚至零部件,来自“曾经”的汽车制造强国——日本。

于是,“江河日下”、“日薄西山”,汽车王者日本已经沦落的种种说法甚嚣尘上。诚然,日本车企在纯电动车时代已经失去了先发优势,在被中美两国夹击的境况下也说得上是“艰难度日”。

然而,我们更应该深思,种种迹象能够说明日本整体车企都在走向衰落吗?足以论证日本这个国家曾引以为傲的行业将一蹶不振,再难卷土重来吗?

纯电车外,日本的选择是氢能源与混合动力

【1】日本独树一帜的氢能源技术

在日本,包括丰田社长丰田章男在内的许多行业内人士看来,日本在新能源汽车类型上做出的选择实在是“国家战略,生死存亡”之举——他们早在20世纪80年代就考虑到了要发展耗油之外的新能源汽车,只是不同于其他国家选择纯电动车,日本选择了举全国之力发展氢燃料电动汽车,以及混合动力汽车。

效果是显著的,在氢能源的生产、运输以及存储、利用上,日本走在了中国,甚至全世界的前头。

日本原来设想中的氢能源燃料电池车已经成为现实,并且实现了产业化。自“燃料电池车”和“氢能源基础设施计划”启动起,三菱、丰田、本田、日产、尼桑等日本车企便响应号召加入到了研发之中。

2014年年底,丰田公司推出了世界为之侧目的Mirai系列氢燃料车。该车款以经过高压的氢气为动力源,储存在由聚酰胺-酰亚胺(一种具有优越机械机能的聚合物材质)和轻金属材质制成的高压储氢罐中。

这种“高压储氢罐”正是氢燃料电池车的关键技术,在一辆电池车中成本比例达到第二高,也是日本的“秘制法宝”。这一技术专利,正是由车企丰田所持有,并且占据了日本国内外的领域制高点。

全球一共仅有两家企业能实现全复合材料的储氢罐商业化,其中一家是大名鼎鼎的零排放专家企业——挪威Hexagon Purus,而另一家就是日本丰田。

除此外,丰田还有着完整的上下游生产线,从生产氢燃料电池堆,到高压储氢罐,甚至碳纤维缠绕技术,丰田:“我都可以自己上,不让别人赚一点钱。”更别说,日本还是世界碳纤维技术、资源的领先大国。

既然“高压储氢罐”的技术在日本已经如此先进,那它在电动汽车上的应用效果又如何呢?

2008年,丰田推出了一款 “跨时代产品”——搭配了四个70兆帕储氢罐的FCHV-adv车型。这一款车型的最高时速可达155千米,续航里程达到830千米,远远高于上一代的FCHV-5。

如此又过了七年,丰田精益求精之后,于2015年推出了FCV系统的燃料电池,并将其用在了“重磅推出”的Mirai系列上。原本搭配的四个储氢罐在Mirai上变成了两个,重量减轻、零件减少的同时,成本代价降低,搭配加氢站的温度降低,加氢时间大大缩小。

再加上这一系统的抗击性和耐火性加强,Mirai很快便得以投放到民用销售中,且很快普及开来。

而且这还只是丰田一家的技术,除丰田外,日本的本田、日产等企业也有相关的“气态高压氢气罐”的技术,与丰田处于“谁也看不惯谁”的互相竞争阶段。可以说,日本国内多家企业在对“高压氢气的储存方式”上,都有着各有特点的技术优势,并且一骑绝尘。

【2】先下手为强——日本的能源技术垄断

也正是因为相信氢能源汽车一定会成为全球节能减排的终极方案,日本早早就做出了选择,走上了一条完全不同的赛道。日本失去了抢占纯电动汽车市场的先发优势,却垄断性地掌握了新能源汽车的各种先进技术。

日本意识到对于新能源汽车,IGBT管(一种复合式全控型电压驱动式功率半导体器件)是核心,上到发电、空调、电机的驱动,下到直流电充电桩的效率,离开它简直寸步难行。

然后日本就疯狂研究,接着买断他们研究出来的专利。日本的三菱电机、富士电机在全球IGBT领域都占有绝对优势,且富士电机更是世界第二大IGBT器件制造商,手里握着500多件相关的技术专利。

在IGBT之外,SIC(碳化硅)元件对电动车、插电混合、混合动力电车制造中的重要元件,而且因为更优秀的性能和散热效果,其实是比IGBT更好的半导体元件。

它能缩小功率密度,节省空间;能提高主逆变器的效率,要么能加大续航里程,要么能降低电池容量,无论如何都能减少成本;更重要的是,SIC元件尤其适合高压状态下的运用,能减少充电时间,提高效率。

但是,SIC技术难度大、成本高,所需的晶圆要求极其复杂。丰田是全球第一家使用全SIC功率模块的车企,它能在自己内部完成SIC元件的整个工序,值得注意的是,其中包括SIC晶圆的制造,而不是从外购入晶圆进行封装。

都不用猜,日本自然申请了SIC技术的相关专利。更使得国人担忧的是,除了三菱、富士机电、罗姆等日本半导体企业掌握SIC最新核心技术,甚至日本的一些小厂都能自制SIC基板。

日本对氢能源专利技术的掌握极其严苛,除了以上的IGBT与SIC领域外,曾提到过的“气态高压储氢罐”的罐体构造设计与使用材料也被日本注册了相当多的专利,甚至使用碳纤维强化树脂做中间层类型的罐体制作还被丰田申请了“独家注册制造商”

长路漫漫,任重道远,且不能掉以轻心

日本企业手里共掌握着全球83%的氢能源技术专利,丰田更是其中的“巨头”,一家就掌握了全球的48%。

日本打的算盘响得美国在大洋彼岸都听到了,更别说隔壁的我们了,所以美国和中国避开了氢燃料电动车的赛道,“我们改纯电动车可以吧?我们绕着你走行了吧?”

可是真的绕得过日本的专利垄断吗?且不说IGBT和SIC元件在汽车领域本就属于关键零部件,一旦落后,就必然受制于人。就说说氢能源汽车。

美国特斯拉以纯电动车技术闻名,但这不意味着美国全然放弃氢燃料电动车。肯沃斯公司、戴姆勒卡车公司在洛杉矶港测试氢能源卡车,拜登扯着嗓子吆喝“2030年要减少一半碳排放”,重中之重就是发展氢能源交通和加建加氢站。显然美国没有把鸡蛋放在同一个篮子里。

而中国,根据国家发改委和能源局今年3月发布的《氢能产业发展中长期规划(2021-2035年)》,到2025年,燃料电池车期望保有量达5万辆,2030年达100万辆;同时期建设加氢站,力图2030年达到1000座。

这足以说明,续航强、没有里程顾虑、更安全的氢燃料电池车一直都在国家的发展目标和重点任务规划里。

我们暂时“避其锋芒”,打迂回战、抢占新能源汽车市场,但或许终有一天,我们会对上日本手里紧握着的全球83%的氢能源专利。

只是我们相信那一天到来之时,中国因这些年的积累也有了与其对抗、谈判、交易的资本与底气。但是,这并不是我们站在另一条赛道上蔑视不同赛道对手的理由,每一个强大的对手都值得我们警惕,更何况,它手里还握着不停迭代更新的武器。


参考资料:

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  2. 日本车用氢能的产业发展及支持政策,现代日本经济. 2021,(02)
  3. 解析丰田燃料电池轿车Mirai高压储氢系统(上)(下),汽车维修与保养. 2021,(03);2021,(04)
  4. 氢燃料电池汽车发展趋势分析,汽车零部件. 2018,(12)
  5. 燃料电池储氢材料及未来发展趋势,汽车文摘. 2021,(06)
  6. 基于CFD的车载储氢罐快速加氢研究,重庆大学.工程科技Ⅱ辑. 2022(10)
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  8. 车用燃料电池氢气供给系统建模与控制研究
  9. 丰田FCHV-4型燃料电池汽车的结构特性分析,中国科技信息. 2011,(16)
  10. 丰田汽车公司FCHV-adv燃料电池混合动力车,汽车与配件. 2008,(39)
  11. 绿色环保车的先驱——丰田燃料电池车,当代学生. 2002,(09)
  12. 丰田燃料电池汽车Mirai技术分析,汽车文摘. 2020,(04)
  13. IR针对车用电源应用推出600V超高速开关、耐用高频IGBT,电子设计工程. 2012,20(11)
  14. SiC车用电机驱动研究发展与关键技术,电子与封装. 2022,22(03)
  15. 谨慎的丰田,为何“冒进”氢动力? 汽车纵横. 2017,(12)
  16. 燃料电池汽车“Mirai”给我国新能源汽车发展的启示,西南汽车信息(2018年第5期 总第386期)
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