?“丰田就算开放了这些专利,也不是什么车企都能用THS”,小长假期间,一位合资品牌新能源开发工程师在和我闲聊时这样说到。
大概是一周前,丰田向业界投掷了一颗“重磅炸弹”,丰田汽车宣布将无偿提供丰田持有的关于电机、电控(PCU)、系统控制等车辆电动化技术的专利使用权(包含申请中的项目),其中无偿提供专利使用权的对象涉及丰田的电机、电控(PCU)、系统控制等约23,740项电动化技术专利。
开放专利似乎成为当下汽车行业的一大风潮,早在2014年,造车新势力的鼻祖特斯拉便宣布开放包括电池组保护系统、过量充电等技术专利;不久之前,大众也宣布将寻找合作伙伴,共享大众在电动车领域的最新成果MEB平台,德国初创企业e.GO移动出行公司已经成为了大众MEB平台的外部合作伙伴。
丰田的高层曾表示:“环保技术只有加以普及才有意义”,此番丰田将自己的核心混动技术专利开放,真的就是为了印证这一观点吗?
THS真的很“香”
2015年1月,丰田也曾宣布开发氢燃料电池电池的专利使用权,开放的专利数量为5680项。如果说氢能源技术还有些过于超前,那么这次丰田开放的23000余项专利则更加实际,基本都是关于丰田最为核心的THS混动系统。
在清明小长假期间,我正好开了一辆搭载了THS的雷克萨斯ES300h,单从动力总成和油耗来说,这套系统的表现让我这样一个坚定的德系粉也要说一句“真香”。ES300h的动力输出相当平顺,动力输出虽然没有那种强烈的推背感,但加速也算很轻快。最重要的是,在高速、城市、乡村等多种路况的行驶后,ES300h交出了一份“4.9L/100km”的油耗成绩单,这样的成绩非常亮眼。
“我这个车在城市里开,就4.2L的油耗,省!”,上周我在珠海出差时,一位雷凌双擎的专车司机也对这套系统赞不绝口。
和很多混动技术只能在台架上跑出低油耗相比,THS无疑更加实用。
在我看来,THS的硬件核心就是它的行星齿轮结构,行星齿轮一般会分为内中外三层齿轮,分别对应太阳轮、行星架和行星轮,三层齿轮相互啮合,无法独立转动,但如果控制了其中两层齿轮的转动,就能算出最后一层齿轮的转动情况。
丰田THS三层齿轮分别对应三个动力源,分别是两台电动机和一台发动机。主电动机连接行星轮,同时也和车轮相连,既能正转驱动车轮也能反转倒车;发动机则和行星架连接,只能正转;剩下一个较小的电机链接中间的太阳轮,主要起到辅助平衡转速的作用。
从结构上来说,THS的核心结构并不复杂,行星齿轮便是THS的动力混合器,发动机可以通过机械传动驱动车轮,但是由于行星齿轮和电动机的存在,车速并不决定发动机的转速,车辆的负载也无法决定发动机的转矩。在起步阶段,THS系统中的发动机不运转,两台电动机一个正转一个反转,动力在行星齿轮处合流,带动车辆起步,在较低的工况下,车辆都可以保持纯电行驶。
当电动机无法满足动力需求时,发动机便会介入工作,但在电动机的辅助下,发动机本身一般不会处于高负荷、高油耗的工况,即便发动机输出动力有所富余,多余的动力也可以通过辅助电机倒转,实现发电储能,避免能量的浪费。而在刹车制动的过程中,两个电动机都会变成发电机,回收制动能量,存储在电池中。
通过行星齿轮和电动机的介入,发动机能够长时间保持在最为经济的工作区间,油耗表现自然也就非常优异了。说起来并不难,但在这背后,不仅需要一套非常精妙的电控逻辑,控制电动机的介入以及能量的流动,此外也需要一台经济性极高的发动机。
天下并没有免费的午餐
正如上文所说,THS系统看似结构简单,但是电控逻辑非常复杂,并不是每家车企都能做得和丰田一样好。那么如果丰田开放了专利,其它车企就可以“拿来主义”了吗?
其实不然,丰田官方的说法暗藏了很多信息。首先这20000多项专利并不是完全开放使用,而是无偿提供专利使用权(単独で保有する約2万3740件の特許の実施権を無償で提供する提供独立持有的约23740项专利的免费许可)。其他车企在使用这些专利时,需要先向丰田提出申请,共同商讨具体实施条件。
在丰田的官方申明中还有技术支持这一选项,暨丰田会为选择免费使用专利(已经和丰田谈妥条件)的车企提供技术支持,譬如燃料效率,输出性能和安静性等,但这些支持是需要收费的(技術サポート実施に関わる費用は有償,即实施技术支持需要付费)。也就是说,丰田并不是完全无条件开放专利,想要使用专利,首先得去和丰田商讨,丰田有权利选择不开放专利,而丰田的有偿技术支持就更加耐人寻味了。
举个简单的例子,有一个车企拿到了丰田的授权,当它把这套系统装进产品时势必会遇到很多问题,由于是拿来主义,缺乏开发过程中的Know-how(技术诀窍),想要快速简单解决出现的问题必然不会太容易,那么这个时候,最简单也是最实惠的办法是什么?求助丰田,尽快完美解决问题就意味着更少的损失,即便付点钱给丰田,也好过项目停摆或者自己埋头乱干。
即便产品开发不存在问题,那么在量产阶段,配套的零部件需要采购或者生产吧?选择供应商,重新开模生产又意味着一大笔投入,届时丰田跑过来说:“我们这里正好有一批价廉物美的零件,比你自己重新生产能省XX亿吧。”那么在巨大的成本差异面前,你会怎么选择呢?
且不说使用丰田专利首先需要和丰田进行商讨签约,即便是拿到了使用权,对于企业来说,最简单同时最实惠的方法还是直接采购丰田成套的组件,同时还少不了给丰田支付一笔技术支持费用。
从更宏观的角度来看,对于一个大车企来说,能够掌握标准的制定权,那么便算是获得垄断性的优势。目前,大众已经All in BEV(纯电动车),其开放MEB平台不仅仅是为了分摊成本,如果MEB平台得到其它车企的大面积使用,那么设计MEB的大众是否可以称得上标准的制定者呢?
德国《明镜》周刊在2017年曾报道过,上世纪90年代以来,大众、宝马、戴姆勒以不同工作组的形式秘密举行会议,商讨技术、生产、成本、供应商、战略等方面的内容。如今,有消息称在德国汽车工业协会(VDA)撮合下,德国三大汽车巨头的高管们进行了磋商,最终就汽车行业未来策略达成一致,大众集团、戴姆勒集团和宝马集团一致认为:未来属于电动车。德系巨头皆有All in BEV的趋势,如若几大德系巨头在电动车领域抱成一团,这对于丰田来说并不是一件好事。
丰田通过开放专利,吸纳更多的合作者,不仅仅可以进一步压榨THS混动系统的剩余价值,还能够拉拢一批车企在混动或者其他技术领域形成联盟,避免未来被德系企业一家独大,成为标准的“跟随者”而非制定者。
丰田开放大量混动专利让很多人欢呼雀跃,但是我还是想在这泼一盆冷水。早前开放氢能源动力专利的丰田,如今还没有在氢能源汽车上除了现代起亚集团外,还没遇到什么特别强大的对手,而开放了电动车专利的特斯拉,放眼望去,似乎也能说一句“一个能打的都没有”。
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