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打破日本垄断让丰田混动专利围堵失效比亚迪混动技术有多牛?

时间: 2024-03-06   作者: 火狐官方网站

  在3月份的时候,比亚迪旗下的新能源车卖了20多万辆,远超其他车企。其中有103419台车都是混动车型,可以说混动车型扛起比亚迪的半壁江山。

  当时只要提到混动,那么大家首选的就是日本丰田,甚至还流传出一句名言:混动汽车分为两种,一种是丰田,还有一种是其他汽车。

  这是因为丰田的混动技术全球领先,而且他们申请了大量的专利群,通过设置了层层专利卡住了其他车企的小脖子。

  丰田的员工曾非常自豪地表示:丰田的混动技术要么模仿不来,就算你开发出了类似的技术,那也得向我交专利费。

  这就是丰田混动的地位,而仅次于丰田就是本田等日系车,中国乃至德系或者是美系车企都得看他们脸色,欧美很多车企选择绕开他们的专利,寻找突破口,但是效果都很差。

  结果十年过去了,日系车的混动神话早已经衰败,以比亚迪为首的中国车企开启了轰轰烈烈的直道超车争夺战。

  为了阻止中国混动汽车的崛起,日系主动开放混动专利,选择与中国汽车厂商合作,但是依旧没办法阻止中国车企自研混动的决心。

  2022年时,比亚迪混动车型在中国的销量达到了94.6万辆,成为中国市场当之无愧的混动王者。

  在它的身后,还有中国长安、广汽、一汽等车企也在混动汽车上发力,反观丰田和本田两家在华销量总和都比不上比亚迪一家。

  那么,丰田混动专利到底有多强?为何能卡住欧美那么久?他们都主动放开专利了,为啥我们还需要自研混动技术呢?既然他们的混动专利这么多,比亚迪们又是如何完成突破和超越的?

  比亚迪突破丰田混动专利封锁十分不容易,几乎是二十年如一日,才依靠天时地利人和完成超越。

  有些人可能会觉得太夸张,那是因为你压根不知道丰田在混动专利上的地位,从1990年代开始,它就是当之无愧的霸主。

  。同年,他们又在欧美等地区申请了一项叫“行星齿轮”的专利,而这两样东西成为丰田称霸混动汽车市场的最重要凭仗。

  普锐斯在二十年的时间里卖出了500多万辆,是混动汽车里的奇迹,其他的车型连接近的都没有,更别说超越了。

  丰田为何这么牛?其中最关键的就是它垄断了行星齿轮结构,它一度被称为混动技术最佳的齿轮组合。

  ,并且为数千个发明疯狂的注册了超过23740项专利技术, 包括中美欧日韩等19个国家。

  专利群的意思是一项核心专利搭配几项辅助专利,甚至将一项大型的技术,拆分成多个进行申请,这样就形成一个庞大的专利壁垒。

  一般来说专利的有效期是20年,这是为了为保护发明者的利益,又不至于让他们利用垄断来阻止后来者发展,但是丰田通过专利叉覆盖,错开专利申请时间,将专利有效期延缓数十年,严重阻碍了别人在混动技术上前进的道路。

  举个经典的例子:丰田在欧美申请的行星齿轮技术是在1997年,一般的情况下,这项专利应该在2017年到期,然后其他车企就可以在欧美使用这项技术。

  然而在专利到期后,他们才发现根本不是这么回事,因为这项专利的背后还需要诸多的辅助技术,而这些技术也都掌握在丰田手里,并且时间间隔都很大,想要等到它们都过期几乎很难,这样一来,后来者想要绕过专利壁垒,使用行星齿轮结构就成了不可能的事。

  在中国也是如此。从2003年开始,丰田就在国内申请混动技术的专利,十年时间总计申请了335件发明专利,这些专利层层套环,用丰田自己员工的话说就是:包罗万象,根本不怕过期。

  曾经有分析公司(Innography)对混动进行技术分析:丰田的混动专利技术的影响力指数为100,达到满分级别,这在某种程度上预示着其他公司很难绕开他们的专利。

  因此,中国的车企们在发展相关技术时,必须非常小心,最好还是不要触碰他们的专利,不然就得误入他们的专利陷阱。欧美车企也是如此,他们等了20年却依旧没办法使用,只能失望而归。

  本来申请专利甚至设置专利壁垒也没啥,我也是支持的,毕竟规矩在这边,你能力强就活该多挣一点钱。

  但是丰田的野心可不止于此,他们不仅想要挣钱,还想要垄断全球的混动市场,所以他们压根就不对外出售这项技术。

  比如大众就曾向丰田购买混合动力技术的授权,但是被坚决的拒绝了,当时大众提出20亿日元授权费时,丰田的一位管理层直接嘲讽他们说:“大众根本不理解丰田混动技术有多值钱”。

  大众好歹也是世界前二的车,如果连它都买不起,那么还有哪个车企能买得起呢?答案当然是没有。

  于是其他车企就干脆就放弃行星齿轮混动技术,选择其他路线进行突破,可这些换道超车并没改变丰田混动技术一家独大的事实。

  混动技术原理并不复在,简单点说就是油车和电车的结合,在油耗高的情况用电来驱动,在油耗低的情况下接着使用发动机,在电池没电的时候,还要利用发动机给电池充电,因此就需要不断在发动机和电机之间切换。

  而行星齿轮的结构最简单,主要由多个齿轮组成,其中最中间的是大齿轮,然后旁边是围绕在一起的几个小齿轮,以及将它们固定在里面的齿圈。

  ,而且这套齿轮还能非常好的分配发动机以及电机的动力。在高速时,油耗比较低,因此直接采用发动机进行驱动;在低速时,发动机的油耗变高一点,有一部分多余的动力就可拿来充电,而在拥堵、道路崎岖等的路段,汽车需要走走停停,发动机的油耗变得很高,此时就可以用充好的电池来驱动电机代替发动机驱动。

  通过不同的动力分配,就能做到极致的省油,行星齿轮的机械运动就是分配动力的关键。

  丰田第一代普锐斯依靠这项技术将油耗做到3.57L/100km,只有其他同类车型的一半左右,并且还在2007年时,被美国环境署认定为全美最省燃料汽车车型,多次夺得美国《消费者报告》年度最可靠车型的前三名。是混动领域当之无愧的一代神车。

  当然了,其他车企也一直在寻找比行星齿轮更适合混动的方式,因此诞生了多级行星齿轮、涡轮增压、增程式等等技术,但没一个能超越丰田。

  的计划,目的是开发出效果高三倍的下一代汽车,其中通用在研究几十种混动后,发现还是行星齿轮的结构更有优势。但是由于丰田专利在先,因此通用采用了多个行星齿轮组合的方式规避丰田专利。

  大家都知道结构越简单,那么产品就越稳定可靠,因此多级行星齿轮方案的油耗和稳定能力依然比不过丰田单行星齿轮。

  最后这项技术只能用在巴士、皮卡等大动力车型上,至于其他欧美车企也是如此,可靠的没有丰田油耗低,油耗低的又没有它们可靠,再加上日本领先的发动机技术,在以节省油耗为主的混动车型上,基本上没有一个能和它们对打的。

  因此市场上就有了“混动技术只有两种,一种是丰田,还有一种是其他家”的言论。

  当时日本政府向国际标准组织提交了申报,希望将日本混动技术标准变为国际标准,这一举动震惊了其他国家。

  因为一旦国际标准通过,那么意味着丰田等日系车不单能垄断混动技术,甚至还将垄断整个混动产业链,其他车企想要研发类似的技术,都得向他们交付高额的专利费用。

  其他国家怎会是答应?于是比亚迪、大众、通用、宝马等等中外车企都憋着一股劲,要么拼命要绕开他们的技术,要么就要挑战丰田在混动领域的地位,而其中一家神奇的中国企业做到了,它不仅具备绕开丰田混动技术的实力,还在丰田最擅长的混动动力分配上直道硬超。

  它们研发的晓云插混专用发动机,热效率达到43.04%,打破丰田发动机保持的41%热效率;它们研发的插混专用刀片电池的电量更高,安全性更好,充电速度更快,完胜丰田。它研发的EHS电混系统,兼顾串并联,亏电状态下百公里油耗只有3.8L。

  !那么欧美车企都没做到的事情,比亚迪到底是怎么来实现突破的呢?为何能研发出这么牛P的技术?答案就是正面硬刚。

  王传福在一开始给比亚迪的定位就是做电动车,他曾公开表示:“我非常看好电动车的未来比亚迪所掌握的电池技术,一定会在十几年后独霸江湖。”

  混动汽车作为电动车的过渡路线,自然也受到了比亚迪的关注,因此在刚刚成立当年,比亚迪就开始布局混动技术了。

  不过当时的丰田已经在国内大量申请混动专利,比亚迪面临和其他车企一样被技术封锁的难题。

  丰田的油混技术是以油为主,以电为辅的路线,大部分情况下都是发动机在驱动车辆,电机只有在极端情况下才会代替发动机,起到省油的作用,而比亚迪在这种模式下显然做不到像丰田那样。

  于是他们抛弃了传统路线,进行了创新,选择自身最擅长的以电为主油为辅技术路线,其中发动机并不直接驱动车辆,而是由电机驱动车辆,然后发动机和电池作为电机的动力,起到辅助的作用。

  比如汽车在纯电模式下,发动机关闭,只有电池和电机在起作用;当要长途行驶时,电池不足以支持里程数时,发动机就可以为电池持续发电,此时它就等于一台备用的电池,能增加汽车的行驶里程数,这种模式就是增程模式。

  其次汽车需要更大动力时,汽车就会进入混动模式:发动机和电池各自带动一套带电机驱动车辆,起到动力增强的作用,这种模式就是

  而且为了让油耗逐步降低,比亚迪还给电池引入插电的功能,可以让发动机使用的频率更少,间接起到省油的作用。

  2008年时,比亚迪发布了全球首款量产插电混动车型:比亚迪F3DM,理论上能做到2.7L/100km的超低油耗,比丰田混动模式还要低。

  然而这款车在销售过程中很快就遭遇滑铁卢,年销量不到一千辆,很快就被迫停产了。

  倒并不是说这种模式不好,甚至有点超前了,因为在最新一代的DM- i中也用了类似的结构,但是此时的电机和电池容量不行,根本没办法发挥这套模式的作用。

  比如电机的功率发挥到最大时,汽车百公里加速也超过了10s,动力实在弱鸡。

  其次这套模式依然是油电混用的思路,发动机的作用依然不小,不管是续航还是动力加强都需要频繁用到它,那么就需要在发动机和电机之间频繁切换。

  我们上面就说过了,丰田行星齿轮就是发动机和电机的调配技术了,而比亚迪选择利用离合器、变速箱来调控两个动力,这就导致汽车的卡顿、振动和噪声等问题。

  比亚迪F3DM就是如此,零部件配不上系统,再加上普通车型2倍高的售价,它不停产谁停产呢?因此F3DM的尝试失败也在情理之中。

  此后比亚迪痛定思痛,开始认真分析原因,最终他们都以为抛弃丰田以油为主,改用以电为主的路线本身是没有错的,只需要针对性解决动力弱和顺畅问题就可以了。

  这个决定是混动技术的里程碑事件,深刻影响了全世界汽车混动路线,为未来超越奠定了基础。

  丰田的油混路线有两大核心,一个是优秀的发动机,可以省油,还有一个是行星齿轮,也可以省油,这两者都被丰田做到了极致,因此能比其他车企还要省油。

  于是他们再次削弱发动机的作用,直接用2台电机驱动车辆,动力不够我就用2台电机同时驱动四轮,将原本的两轮驱动变成四轮驱动,动力问题不就解决了吗?

  而发动机就留着备用,当电池完全没电等极端情况下,再让发动机给电池充电,让电池带着车子跑,这样就不用经常性更换发动机和电机,振动和噪声等问题不就也解决了吗?

  不得不说这个思路非常巧妙,不仅完全抛弃丰田以发动机为主的思路,而且连丰田的行星齿轮思路也抛弃了,彻底改变了油混的路线年,比亚迪将这套系统用在秦DM上,它的综合动力输出达到217kW,接近丰田普锐斯的两倍,百公里加速更是达到了5.9s,表现相当亮眼,而且在有电池的情况下,能做到完全不耗油,很适合在短途行驶,同时也适合看中车子动力性能的车主。

  果然,秦DM的年销量很快就超过6万辆,比第一代F3DM涨了60倍,让整个混动路线感到惊讶,甚至连丰田也开始感到了不安。2015年丰田部分专利失效,欧美很多车企能够正常的使用一定的油混技术,而中国又有新的路线出现,让他们感到了深深的不安,认为垄断混动产业的战略基本很难再达成了。

  他们被迫调整战略,向全球车企开放混动技术,并且降低了专利授权费,然而让他们尴尬的竟然没有车企愿意与丰田合作。

  欧美车企是因为部分专利失效,有了突围的希望,而国内车企看到了弯道超车的路线,因此更加不愿意被丰田卡脖子,甚至有位重量级人物公开表示:丰田为中国车企设置了若干个专利先进,我们绝对不能去碰。

  在这种情况下,中外车企默契的忽略了丰田,选择继续硬刚,而比亚迪的神话却还在继续。虽然比亚迪的第二代DM系统思路是对的,但是并不是没有缺点,当电池没电时,发动机就是油老虎了,长距离行驶的经济效应就变低了,也就是说,比亚迪是在牺牲了经济的情况下,提高了性能。

  其次电机的效率的问题还是没解决,因为结构问题,高速时,效率低,低速时,无法反馈充电,也是降低。

  因此,比亚迪补全短板,一直更新发动机和大功率电机,而且巧妙的给发动机安装了一台电机,这台电机能够在一定程度上帮助发动机提前进入更高更快的转速,不仅在某些特定的程度上弥补第二代DM系统发动机的缺点,让动力变得更强劲,百公里加速提高到4.3秒。

  2020年,比亚迪在第三代DM系统再次升级,而这次更加出人意料,一次性发布了两个版本一个是DM-p系统,另外一个就是彻底颠覆丰田混动技术的DM-i系统。

  DM-p系统很好理解,p代表的是动力(powerful),就是在第三代DM系统上继续优化,主打性能路线,而DM-i系统就令所有人震惊了,它不是在第三代DM系统的基础上演化的,反而是在第一代的基础上进化而来的。

  这也意味着比亚迪选择了在油混技术上正面硬刚丰田,然而这次比亚迪惊艳了所有人,因为它在发动机、电池、电机、电控上都实现了超越。

  也就是说上面说的效率比丰田还高的晓云发动机,电池容量更大的的插电专用电池、效率高达97.5%的电机,这三者都很牛超过了丰田的混动技术,而电控则更是核心中的核心。

  丰田混动最难超越的就是行星齿轮,它依靠机械结构来进行动力分配,已经做到了极致,但是在机械做到了极致不代表它就是无解的,比如机械结构在不同路况时,能够完美调解动力分配的结构有限,那么动力经过齿轮组时都可能会发生一定的损耗。而电控系统由计算机精确计算,能轻松实现数十种复杂工况下的动力分配,让汽车适应更多的路况,动力分配自然就更加精准。

  比亚迪围绕电控研发了EHS电混系统,它能轻松实现纯电、串联、并联、直驱等多种驱动模式,效率达到98.5%的超高级别,从而完成了对丰田THS系统的正面超越。

  在实际应用中,搭载DM-i系统的秦plus DM-i,油耗仅为0.7L/100km,即便是亏电油耗,也仅为3.8L/100km,而且在行驶质感上更是非常安静平顺,驾驶质感堪比纯电汽车。在DM-p和DM-i系统的帮助下,比亚迪混动车在2022年卖出去了90多万辆。

  因此比亚迪DM-i系统被称为是比亚迪自研技术的集大成者,这句夸奖一点也不过分,从2003年开始到现在已经二十年了。

  而丰田呢?说实话是线年时,丰田就被迫免费开放了2.3万项混动专利技术,当时它还不死心,希望能够通过开放专利拉回一些车企支持,然而中国车企根本不鸟它。

  因为这次开放专利,他们还是设置了陷阱,仅仅免费开放到2030年,那么等到时间到期,产业链培养起来了,丰田是不是再次拿出专利大棒了?以他们尿性,这都不是大概率而是一定会做的。

  这可不是我瞎说,日本媒体自己说的,可能是日本不愿意承认丰田失败是因为中国车企太强,所以日本的一家经济网站专门出了一篇文章为丰田洗白。

  后来在新能源补贴时,中国将丰田油混路线排除在外,彻底断绝它想走捷径,与其他车企的合作道路。

  当然我们也不可能是针对丰田,虽然丰田对我们关闭了技术的大门,但是中国的市场大门,永远会对它打开着,只是这个怎么开由我们说了算。

  但是这还没完,丰田还在抗争,2020年,它们又将整套的混动技术提供给中国某厂,据知情的人偷偷表示,这是为了拉拢中国车厂寻求补贴。

  因为在这之后,丰田也学着比亚迪走插电混动的路线 插电版、汉兰达插电版等等车型。

  因此我才说比亚迪应该好好感谢丰田,没有他们的封锁,就没有今天的比亚迪,最后建议在评论区把感谢送给丰田。好了,我是熊猫,如果觉得本期视频做的不错的话,希望能得到你的点赞关注鼓励一下,感谢感谢,我们下期见!