更低成本更快生产,丰田电动车要放大招了!

更低成本更快生产,丰田电动车要放大招了!
2023-10-08 14:40:39 汽车商业评论

撰文/ 马晓蕾

编辑/ 牛跟尚

设计/ 师 超

来源/ insideevs,作者:Dan Mihalascu

丰田的电动化进程一直饱受诟病,由于进展过于缓慢被外媒戏称“迟到者”。

但丰田并不甘于一直当后进生,该公司对汽车生产方式进行了变革,目标是要做电动汽车领域的强者。

在新任社长佐藤恒治(Koji Sato)的领导下,丰田的目标是到 2026 年推出 10 款电动汽车,并在 2026 年和 2030 年分别实现 150 万辆和 350 万辆的年销量目标。此外,旗下雷克萨斯品牌的目标是到2030年在北美实现纯电动化,到2035年在全球实现纯电动化。

这是一个宏大的计划,因为丰田2022年在全球仅售出 24400 辆电动汽车,但与此同时,它也是一个在 2022 年售出 1050 万辆汽车的行业巨头。

实现这一目标主要依赖于丰田的新一代制造工艺,该公司9月份在日本的三家工厂对新工艺进行了预演。之后又陆续公布了更多细节,介绍了新的制造突破将如何帮助丰田以更低的成本更快地生产出电动汽车和电池。

造物论(Monozukuri)是日本制造业的代名词。丰田9月份的Monozokuri研讨会展示了先进的制造技术,包括千兆铸造、自动驾驶汽车下线、将汽车垂直分成三部分以加快组装速度,以及下一代电池组装线。

在这次活动中,丰田承诺把那些与创新相悖的工序砍掉一半,这份决心是很大的。丰田首席生产官Kazuaki Shingo表示,将利用丰田的技能和数字创新技术把流程减半,消除开发和生产之间的障碍,快速提供新的出行方式,并努力解决生产的基础问题,如工厂碳中和、物流等。

新一代电池装配线

这家日本汽车制造商的Teiho工厂正准备大规模生产固态电池,预计将于 2027-2028 年在下一代纯电动车中投入商用。预计新电池最初可将续航里程增加到约 621 英里,并缩短充电时间,10分钟内便可将电量从10%充到80%。

丰田公司表示,从设备设计到组装和安装,该工厂将负责所有工作。在电池装配过程中,大规模生产的关键技术之一是高速、高精度堆叠,以避免损坏电池材料。

为了解决这个问题,丰田公司使装载和接收电池的托盘以相同的速度移动。此外,所有托盘和机械都配备了一种防错位装置,防止电池通过时没有对准。

同时,丰田还计划使用磷酸铁锂(LFP)作为下一代电池阴极来降低材料成本,这种电池将采用超大型双极结构。通常情况下,阴极会涂覆镍和钴等稀有金属。

Teiho工厂一个控温控湿度的房间有一条固态电池原型生产线

为了弥补较低的能量密度并保持电池容量,集电器的LFP涂层将加厚,利用双极结构所获得的空间减少元件数量。

需要注意的是,要使这些电池成为现实,丰田必须克服难点如均匀高速涂敷材料,同时进行电芯密封。

丰田计划利用其在混合动力汽车电池生产技术方面长达 26 年的经验、双极镍氢电池技术和专业知识、燃料电池车(FCEV)的精密涂层工艺以及各种数字技术来应对这些挑战。

自驱式装配线

正如9月所预告的,丰田在汽车组装方面也采取了全新的模式。该汽车制造商不再按传统方式将底盘和车身结合在一起,而是将汽车垂直分成三部分,前部、中部和后部。

这条新装配线的试点位于Motomachi工厂,它把未来的丰田汽车架构(包括车身底部、前车架、车厢和后备厢底板)分为三个部分,每个部分都有自己的部件。

这对工人来说有几个好处,他们在装配过程中不再需要爬到车内,从而加快了装配过程。此外,座椅和其他部件将在车顶和侧板安装之前安装,这将简化机器人和其他设备的设计和操作。

为什么称它为自驱式装配线呢?这是因为正在组装的汽车将依靠自身动力以非常低的速度移动。为自动驾驶开发的传感器和车辆控制技术将用于控制装配线的移动和运行速度。遍布整个工厂的摄像头会跟踪车辆,使它们以 0.22 英里/小时(0.36 公里/小时)的速度沿既定路线行驶。

这一解决方案有两大优势:无需传送带,节省了数十亿日元的流程投资;大大缩短了长达数年的新车型切换周期。丰田已经试用了一种简化的生产线概念,在 NoahVoxy 车型的焊接过程中使用自动机器人。

千兆铸造

丰田公司Myochi工厂是丰田未来千兆铸造业务的领头羊。千兆铸造是由特斯拉引入主流的技术,即使用大型单件铸件制造汽车的主要结构部件,它将在丰田未来电动汽车的制造过程中发挥巨大作用。

举个例子,丰田 bZ4X(配置|询价) 的车尾部分目前由 86 个独立铸件制成,但未来整个车尾将由一个巨型铸件制成。

该工艺包括将熔融铝合金高速、高压注入模具。在几秒钟内,材料从 700°C 冷却到 250°C并凝固。然后,打开模具,取出整体铸造部件。

丰田Myochi工厂的千兆铸造原型设计设备

千兆铸造模具重达 100 吨,需要大型起重机才能移动,更换需要一天以上的时间。为了减少待机时间,丰田将模具分为两类:通用模具和专用模具。

前者将继续安装在设备上,而后者(其形状因车型而异)将自动脱离通用模具。因此,待机时间将从 24 小时缩短到 20 分钟。

丰田还表示已将工匠技能数字化,以限制因材料膨胀和收缩而造成的浪费,并降低出现缺陷和返工的可能性。

此外,该公司计划将其他先进的制造技术应用到大规模生产中,包括扩大数字技术的使用范围,以及采用车辆搬运机器人来协助运输汽车。

尽管如此,丰田在电动汽车领域仍有很多地方需要证明,随着特斯拉在主要市场分走了其部分销量以及中国电动汽车制造商的崛起,留给丰田的时间不多了。

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