★EPT設(shè)計院
作為全球最大的混合動力汽車生產(chǎn)企業(yè)，截止2013年3月份，豐田已經(jīng)累計銷售出500萬臺混合動力車型，幾乎現(xiàn)在我們所熟知的豐田系列混合動力車型，都出自這所EPT設(shè)計院。而作為豐田開發(fā)電動車的核心機構(gòu)，EPT大樓(Electric Power Train)位于日本愛知縣豐田市豐田總部工廠內(nèi)，于2003年7月份正式完工，主要工作是進行電動機、逆變器、電池、PCU等混合動力系統(tǒng)以及燃料電池相關(guān)技術(shù)的開發(fā)和評測。
坐落于豐田總部工廠內(nèi)的EPT大樓共8層，總面積73000平方米，如此規(guī)模的研發(fā)中心也顯示出豐田混合動力以及新能源車型的研發(fā)實力。作為本次參觀的第一站，EPT大樓的參觀主要集中在一、三、七層的整車恒溫實驗室、混合動力電機控制實驗室、動力控制單元(PCU)實驗室、混合動力車用電池測試以及混動車輛噪音實驗室。
整車恒溫實驗室
作為混合動力車型評價體系中的重要一環(huán)，整車質(zhì)量和可靠性的好壞是消費者最為關(guān)心的項目，豐田的混合動力車型在研發(fā)過程中，除了在全球各個角落進行實際路況測試之外，還會花大量時間進行室內(nèi)模擬路況測試，用以保證全球各地不同環(huán)境條件下的可靠性和耐用性，眼前這座整車恒溫實驗室正是為了此目的而建造的實驗設(shè)施。EPT大樓內(nèi)的整車恒溫實驗室可以分別模擬前驅(qū)、后驅(qū)以及四驅(qū)車輛在行駛狀況中所遇到的各種路況條件，并能準確還原各種自然光、風力、溫度、濕度等自然天氣變化，用以模擬全球各地不同氣候條件下的整車測試。
混合動力電機控制實驗室
作為混合動力車型的重要動力單元，電機運轉(zhuǎn)時發(fā)出的噪聲是不可避免的，豐田一直都在為減少電機的噪聲、提高電機運轉(zhuǎn)的平順性而努力，而眼前的混合動力電機控制實驗室，正是為此而誕生的。
此實驗室主要是為了測試電機運轉(zhuǎn)時所產(chǎn)生的振動和噪音，從而獲取足夠的信息來持續(xù)改進電機的性能和品質(zhì)。實驗室中的工作臺還原模擬車輛行駛狀態(tài)，工作臺上兩側(cè)設(shè)有兩個馬達，左邊馬達用來還原發(fā)動機運轉(zhuǎn)，右邊馬達用來還原路面回饋，將電機兩端分別連接兩個馬達，即可還原實際行駛中電機的運轉(zhuǎn)情況。在實際評測過程中，運轉(zhuǎn)的電機四周會放置60個麥克風用以收集電機運轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的噪音，獲取數(shù)據(jù)后工作人員會根據(jù)實驗的結(jié)果來對電機進行相應的改進。對于電機的噪聲問題，最主要使用的降噪方法有兩種：1 加厚電機外殼 2 改變噪聲傳遞路徑，對于各類不同用途不同檔次的車型，豐田會有A、B、C、D四個等級作為噪聲評價的標準，能達到相應的標準，電機控制實驗室起到了巨大的作用。
動力控制單元(PCU)實驗室
混合動力車型特殊的動力系統(tǒng)需要一套極其復雜的控制系統(tǒng)進行，發(fā)電機輸出的電力通過逆變器傳遞給電動機，通過逆變器和升壓轉(zhuǎn)換器給電池進行充放電，豐田把逆變器和升壓回路電力轉(zhuǎn)換器一體化的單元叫做PCU（Power Control Unit動力控制單元）。PCU在混合動力車型中充當著重要的角色，所以對于PCU的研發(fā)與測試就顯得極其重要。
位于EPT大樓三層的PCU實驗室主要負責PCU的研發(fā)評測工作，這里一共有7臺PCU評測設(shè)備常年進行對PCU的評測工作。豐田給自己的PCU系統(tǒng)定下了極為苛刻的質(zhì)量標準，所有型號的PCU必須通過這里的PCU實驗室評測才能夠投入生產(chǎn)。在實驗環(huán)境下，PCU必須經(jīng)受各種極端環(huán)境下的質(zhì)量測試才算合格，比如溫度測試，豐田的PCU可以經(jīng)受最低小于40度最高大于100度的溫度測試。正是由于經(jīng)受住了如此考驗，讓換來豐田混合動力車型在全球各地的極高的可靠性。
作為混動車型的重要組成部分，豐田PCU的研發(fā)正朝著小型化和輕量化的方向發(fā)展，在PCU實驗室中展示著目前正在三代逆變器也很能說明問題，可以清晰的看到，第三代逆變器體積僅有第二代逆變器的1/2大小，據(jù)豐田工作人員介紹，目前正在研發(fā)中的第四代逆變器體積將進一步縮小，目標是做成第三代的1/2大小。
混合動力車用電池測試
EPT大樓的7-8層主要是電池評測區(qū)，我們在7層可以看到共有150臺左右的評測設(shè)備，主要進行從市場上回收的混動電池測試以及還未大量投放市場的鋰電池進行各項特性評測。測試中主要通過將電池放入恒溫恒濕槽來模擬使用環(huán)境，通過充放電裝置來模擬行駛模式中的電流情況，模擬全球范圍內(nèi)存在的各種使用環(huán)境和行駛狀態(tài)，確認在市場上不會發(fā)生問題。通過7層不同的評測設(shè)備，EPT大樓可以對單個電池單元以及整個電池組進行詳盡的壽命評測，并根據(jù)反饋結(jié)果開發(fā)電池管理系統(tǒng)，通過這套管理系統(tǒng)，可以極為細膩的控制電池的充放電量和溫度，有效抑制電池衰減，保證在整個使用壽命中電池的可靠性。
對于混合動力車型，好多消費者都存在這樣一個問題，就是電池壽命問題，混合動力車型的電池壽命能堅持多久？會不會電池電力越來越弱？會不會沒兩三年就要更換新電池？關(guān)于這個問題，豐田的工程師很有自信的告訴我們，豐田混合動力車型用的電池，在行駛超過50萬公里之后，并無明顯衰減，目前全球各地仍然有大部分第一代豐田普銳斯(1997年問世)在正常行駛中，所以大家可以放心了。
混動車輛噪音實驗室
相信開過豐田混合動力車型的人，都會對豐田混合動力車型在行駛中對噪聲的控制贊不絕口。在EPT大樓中，我們見到了豐田對整車進行噪音、振動測試的混動車輛噪音實驗室的真面目。打開噪音實驗室厚重的大門，我們能夠看到整個實驗室內(nèi)部都由特殊降噪材料包裹，已達到絕對隔音的效果。大門關(guān)閉后，在實驗室內(nèi)發(fā)出的任何聲響都會被設(shè)備捕捉到，豐田混合動力車型的整體降噪設(shè)計研究工作就在這里進行，諸如切斷電源發(fā)出的噪聲、冷卻劑的流動聲、電池冷卻風扇噪聲、逆變器切換噪聲、交/直流電轉(zhuǎn)換噪聲以及電池啟動噪聲等平時消費者根本都不會注意到的小細節(jié)都會在噪音實驗室內(nèi)被逐一記錄、分析,以達到整車降噪的最終目的。
作為豐田混合動力車型的研發(fā)中心，EPT大樓對于豐田有著重要的戰(zhàn)略意義，由于時間有限，我們對EPT大樓的參觀內(nèi)容僅僅是豐田混合動力車型研發(fā)實驗中的極小部分，一上午的時間對于整個參觀團隊來說都有些意猶未盡的意思，不過僅從這些參觀內(nèi)容中我們就能深切感受到豐田對于混合動力車型研發(fā)重視程度以及對量產(chǎn)混動車型的高品質(zhì)追求。
★PEVE電池工廠
作為混合動力以及純電動車型的核心部件，電池是重要程度不言而喻。作為世界上最大的混合動力車型制造廠商，豐田汽車擁有強大的電池研發(fā)以及制造能力，而豐田混合動力車型的電池，就來自于PEVE電池工廠。
PEVE電池工廠全名是Primearth EV Energy株式會社，現(xiàn)共有四大生產(chǎn)基地，分別是位于靜岡縣湖西市的大森工廠以及境宿工廠、位于宮城縣大和町的宮城工廠和位于愛知縣豐田市豐田總部工廠內(nèi)的貞寶工廠，其中最早投入生產(chǎn)的是境宿工廠，于1996年12月正式投產(chǎn)。PEVE電池工廠由豐田和具有豐富電池研發(fā)生產(chǎn)經(jīng)驗的松下共同出資建立，出資比例為豐田80.5%松下19.5%，主要業(yè)務是混合動力車用/電動車用鎳氫電池、鋰電池生產(chǎn)以及電池管理系統(tǒng)的開發(fā)、制造和銷售。截止今年8月份共有員工約3100人，年銷售額約1600億日元，2012年電池實際產(chǎn)量超過127萬，是汽車電池企業(yè)中不折不扣的航空母艦。
電池生產(chǎn)線
我們參觀的電池工廠是位于靜岡縣湖西市的大森工廠，總面積168900平方米，年產(chǎn)能達到40萬。作為混動車輛的核心部件，影響電池品質(zhì)的最大問題是混入電池內(nèi)部的灰塵等異物所引起的內(nèi)部短路，為了徹底解決這個問題，PEVE電池工廠采取無塵化操作流程，并在工廠內(nèi)部根據(jù)制造工序?qū)o塵化要求進行分區(qū)管理。
我們參觀的大森工廠生產(chǎn)制造部分在一座四層的工廠中進行，其中一層的極板制造和極板組裝要求全無塵化操作，二層的電池模塊組裝要求準無塵化操作，即使是我們參觀的四層外殼組裝生產(chǎn)線，也要求完成標準除塵程序后才獲許進入。正是有這樣嚴格的管理規(guī)程，才有PEVE工廠自1997年成立以來從未發(fā)生因電池出現(xiàn)問題而導致的車輛召回事件發(fā)生的神話。
出于對無塵的極端要求，我們僅僅參觀了大森工廠四層的電池外殼組裝生產(chǎn)線。生產(chǎn)線高度的自動化以及訓練有素的工人給我留下了極為深刻的印象。在豐田看來，只有高素質(zhì)的員工才能生產(chǎn)出高品質(zhì)的產(chǎn)品，為了實現(xiàn)員工的高技術(shù)水平，豐田引入技能認證測試和制造工序技能水平認證制度等，不斷提高每位工作人員的產(chǎn)品知識，通過自行完結(jié)工序，落實產(chǎn)品質(zhì)量保證。
實驗樓
PEVE大森工廠目前共有三個實驗樓，1號樓主要進行電池單體安全性評測，2號樓主要進行電池組安全性評測，3號樓主要進行電池組功能性評測，其中1、2號樓目前已全部投入使用當中，3號樓計劃于2014年4月正式投入使用。
我們參觀的1號樓共有7個實驗室，分別可進行電池的過沖/放電測試、高溫性能測試、外部短路測試、釘刺測試、內(nèi)部短路測試、跌落測試以及擠壓測試，其中我們參觀了跌落實驗室以及釘刺/擠壓實驗室。
跌落實驗室
在1號樓中的跌落實驗室中的實驗設(shè)備可以在1米-10米的范圍內(nèi)以厘米為單位任意調(diào)整高度，對電池單體進行跌落實驗，可以真實還原在極端環(huán)境下電池的堅固程度，用以改進電池單元的抗震性能。
釘刺實驗室
釘刺實驗室中的設(shè)備可以模擬真實環(huán)境中電池受到外力穿刺后而發(fā)生的短路、升溫甚至爆炸的場景，實驗中將電池單體固定在基座上，垂直于電池表面的撞針以20厘米/秒的速度刺入電池，通過現(xiàn)場觀測以及錄像設(shè)備觀測電池在被刺穿的狀態(tài)下所產(chǎn)生的反應。
作為一個設(shè)施完備的實驗場所，大森工廠電池實驗室配備了完整的安全裝備，可以迅速排放因?qū)嶒炦^程中電池產(chǎn)生氫從而導致的爆炸氣體和毒性氣體，對整個實驗過程也都有著極為嚴格的流程控制，很遺憾只是參觀了兩個實驗室的設(shè)備而沒有親眼看到實驗過程。不過從實驗樓的實驗項目和配備來看，豐田PEVE電池工廠生產(chǎn)的電池足以滿足全球最嚴格的品質(zhì)要求。
★東富士研究所
當人們越來越多的享受汽車帶給我們的便利的同時，逐年升高的車禍死亡人數(shù)也讓人們不得不正視交通的安全。據(jù)豐田的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，到2020年，全球因車禍死亡的人數(shù)將突破190萬，這也使得各大廠家對安全技術(shù)的研發(fā)更加重視。豐田一直主張人、汽車和交通環(huán)境三位一體的安全措施，而在東富士研究所的碰撞試驗場、駕駛模擬裝置以及ITS試驗場的參觀，則讓我們直觀的感受到豐田對安全技術(shù)的理念和實力。
碰撞試驗場
豐田位于東富士研究所的碰撞試驗場長280米，寬190米，占地面積約38740平方米，俯瞰整個試驗場，是一個方形與扇形組合而成的巨型試驗場地，可以進行障礙物碰撞試驗、車與車對撞以及各種翻滾試驗，以滿足全世界各種最嚴格的碰撞法規(guī)。全年可進行大約1600次碰撞測試，也就是說平均每天這里會有至少四次的碰撞試驗。
假人
除了碰撞試驗場，豐田還向我們展示了作為碰撞試驗中獲取駕乘人員重要數(shù)據(jù)的假人，假人室內(nèi)密密麻麻擺放著各種測試用的假人，各種體型各種年齡性別的假人整體擺放在假人室中間。
除了常規(guī)的假人，東富士研究所假人室里面不乏假人中的精品，豐田獨有的孕婦模擬假人可以準確還原碰撞中孕婦和腹中胎兒所受傷害，從而更加有針對性的開發(fā)安全裝備。BioRID脊椎模擬假人可以極為精確的模擬真實脊椎生理結(jié)構(gòu)，從而幫助豐田研發(fā)人員獲取更加準確的碰撞數(shù)據(jù)。而圖片中這臺WorldSID假人，據(jù)說整個豐田公司只有一臺，價值不菲。
THUMS(Total HUman Model for Safety 虛擬人體模型軟件系統(tǒng))
雖然在碰撞試驗中使用假人可以獲取很多的數(shù)據(jù)，豐田依然開發(fā)出一套虛擬人體模型軟件系統(tǒng)，用于了解通過現(xiàn)有假人所無法了解的造成損傷的原理。THUMS集醫(yī)學知識和工學知識于一體，豐田于1997年起開始研發(fā)THMUS，起初由豐田汽車聯(lián)合豐田中央研究所以及密歇根大學6名研究人員共同開發(fā)。THMUS系統(tǒng)對人體的模擬達到了極高的水準，整套系統(tǒng)包含180萬個要素，可以評估骨折、韌帶斷裂、腦部損傷、內(nèi)臟損傷。在人體還原方面可以做到與CT掃描數(shù)據(jù)完全一致的高擬真程度，并且所有的特性均參考最新文獻研究成果。
值得一提的是，豐田并沒有獨享THUMS所帶來的成果，自2000年起，豐田就開始向全球多家汽車生產(chǎn)商、科研機構(gòu)及高等院校提供THUMS。截至2013年，約50個團體機構(gòu)在使用，其中包括我們所熟知的奔馳、寶馬、大眾、清華大學以及大名鼎鼎的NASA(美國國家航空航天局)。
駕駛模擬裝置
為了能夠真實有效的掌握駕駛者在實際路況駕車情況下的真實數(shù)據(jù)，尤其是存在危險的駕駛行為的安全重現(xiàn)，豐田專門研發(fā)了一套駕駛模擬裝置，這套設(shè)備半球狀的外形像極了一只巨大的蘑菇。這臺直徑達7.1米高4.5米的圓頂試驗室內(nèi)可以輕松容納一臺全尺寸SUV，內(nèi)壁的球面屏幕360°投影顯示全息影像。最讓豐田人自豪的是這臺模擬裝置擁有世界上最大的活動范圍，可以在長35米寬20米的范圍內(nèi)自由移動，模擬器本身配置6軸搖擺裝置和360°自轉(zhuǎn)臺，可以真實還原速度感、加減速感和乘坐感，就連最難模擬的轉(zhuǎn)彎狀態(tài)下的感受，都能做到幾乎與實際駕駛一樣的效果。加上360°全息影像和行駛音效，可以讓駕駛員充分體驗最接近實際行駛中的駕駛感。
這套模擬裝置最大的好處是在模擬存在危險的駕駛狀態(tài)時，永遠不會對人體造成傷害，豐田用這套系統(tǒng)來模擬存在碰撞危險的實驗，特別是在駕駛意識降低(瞌睡、迷糊)、對危險的疏忽(注意力不集中，未確認安全)、不適合駕駛(飲酒，勞恩，生病)等狀態(tài)下，分析駕駛員的駕駛特性，從而開發(fā)有效減少事故的主動安全技術(shù)。
預碰撞安全系統(tǒng)
作為豐田主動安全系統(tǒng)的一部分，豐田特意為我們展示了豐田的預碰撞安全系統(tǒng)。這套系統(tǒng)的工作原理是車輛在正常駕駛情況下如果車載系統(tǒng)分析與前車存在碰撞的可能性，會通過警報和畫面來提示駕駛員進行制動，當系統(tǒng)判斷碰撞無法避免的情況下，預碰撞制動開始工作，以減輕碰撞損害。
值得一提的是，豐田預碰撞系統(tǒng)的研發(fā)改進，就由那臺“大蘑菇”形狀的駕駛模擬裝置提供了很多寶貴的數(shù)據(jù)。豐田邀請各個年齡段各種狀態(tài)的普通人來進行駕駛模擬測試，在碰撞發(fā)生前通過在向駕駛員發(fā)出警報的狀態(tài)下分析駕駛員的駕駛行為，通過大量的模擬測試，豐田得出的結(jié)論是，在聽到預碰撞安全系統(tǒng)警報后踩剎車的駕駛員占87%，不踩剎車的占13%。通過這一結(jié)論結(jié)論，豐田進一步優(yōu)化改進了預碰撞系統(tǒng)的性能，很大程度上減輕了追尾事故發(fā)生的幾率。
ITS試驗場
智能交通系統(tǒng) （Intelligent Transport System,簡稱ITS），智能交通系統(tǒng)將先進的信息技術(shù)、數(shù)據(jù)通訊傳輸技術(shù)、電子傳感技術(shù)、電子控制技術(shù)以及計算機處理技術(shù)等有效地集成運用于整個交通運輸管理體系，而建立起的一種在大范圍內(nèi)、全方位發(fā)揮作用的，實時、準確、高效的綜合運輸和管理系統(tǒng)。
眾所周知，日本是世界上智能交通系統(tǒng)應用最為廣泛的國家，豐田作為日本本土最大的車輛制造商，豐田專門在東富士研究所中開辟出一塊占地面積3.5公頃的ITS專用測試場，這也是目前規(guī)模最大的ITS專用測試場地。
日本政府對于各大廠家開發(fā)ITS產(chǎn)品也給予了很有力度的支持，日本在模擬電視信號結(jié)束后專門辟出760MHz的頻段用作ITS設(shè)施專用頻段，在豐田ITS試驗場內(nèi)，我們看到通過豐田設(shè)置了各種交叉路口等用以模擬市區(qū)交通環(huán)境，通過光學式車輛感知器以及760MHz通信裝置，對駕駛者進行有效提示，來實現(xiàn)預防交通事故的目的。此次在ITS測試場進行了四項體驗，每一項都很有實際意義，能在很大程度上提高行車的安全性。
防漏看信號燈系統(tǒng)
不知道各位有沒有遇到過這種情況，在通過路口的時候前方是臺體型龐大的公交車或者商用車，這種情況下極有可能會阻擋你的視線，很容易就跟著前方車輛闖了紅燈。有了防漏看信號燈系統(tǒng)，這種情況就很難發(fā)生了。豐田的防漏看信號燈系統(tǒng)實現(xiàn)原理是在紅燈狀態(tài)下車輛接近信號燈路口而并沒有減速的狀態(tài)下，位于信號燈上方的760MHz通信裝置會自動向裝備有760MHz接受設(shè)備的車輛發(fā)出信號，車輛會通過聲音和屏幕顯示的方式來提醒駕駛者，以避免因闖紅燈造成的事故。
右轉(zhuǎn)彎防碰撞輔助系統(tǒng)
由于日本實行左側(cè)通行的交通法規(guī)，所以當在路口右轉(zhuǎn)待轉(zhuǎn)的情況下容易出現(xiàn)盲區(qū)(中國在左轉(zhuǎn)時會出現(xiàn)類似情況)，在這種情況下，當設(shè)置在路口的車輛感知器探測到對向有直行車輛接近路口時，就會向待轉(zhuǎn)車輛發(fā)送信號提醒駕駛員對向有直行車輛注意避讓，有效避免了此類情況下事故的發(fā)生。
行人探測輔助系統(tǒng)
有時在車輛轉(zhuǎn)彎時駕駛員會忽略路口正在通過馬路的行人，在豐田ITS試驗場中，所有的路口均配備行人探測輔助系統(tǒng)，當車輛接近路口時如果有行人通行，設(shè)置在低位的感應系統(tǒng)就會通過760MHz通信裝置向轉(zhuǎn)向車輛發(fā)出警報，避免車輛沖撞行人的事故發(fā)生。
車輛周邊識別輔助系統(tǒng)
除了路口設(shè)置的760MHz通信裝置可以對車輛進行通信以外，裝備有760MHz通信設(shè)備的車輛間也可以進行互相通信，這樣以來，在幾乎任何情況下，都可以將事故發(fā)生的可能性降到最低。車載760MHz設(shè)備可以實現(xiàn)最大400米的通信半徑，這樣以來裝備760MHz通信裝置的車輛理論上可以在800米的超遠距離即可實現(xiàn)互相通信，大大降低了事故發(fā)生的可能性。
關(guān)于豐田的ITS試驗，已經(jīng)不光局限于這塊試驗場地，據(jù)悉在東京市和豐田市的部分路段，以及美國猶他州的部分路段，已經(jīng)開始進行實際路況試驗，我們也希望早日能看到這套系統(tǒng)的實際應用。
總結(jié)：短短兩天的參觀，雖然時間十分緊湊，但是依然讓我感受很深，讓我看到了一個平時所不為人知的豐田，豐田式的精耕細作理念已經(jīng)深入這個全球最大汽車公司每個員工的心里，我們可以切身感受到豐田對環(huán)保車型的專注與專業(yè)，對安全技術(shù)的追求與創(chuàng)新，這些都是我們要學習的地方，只有這些具有堅持和探索精神的企業(yè)，才能獲得最后的成功。
