Hybrids Rising Sun

Banderoller som är två meter höga utanför Toyota Motors vidsträckta fabrik i Tsutsumi, Japan, skriker Hybrid, ordet utsmyckat över en bild av jorden. Inuti, under skyltar som läser Yoi shina, yoi kangae (Bra tänkande, bra produkter), montörer i blå jackor och vita handskar dyker upp cirka 400 av Toyotas nydesignade Prius hybridsedaner varje dag.

Bortsett från skyltningen, ser den ut ungefär som vilken annan bilfabriksgolv som helst - och det är det som är anmärkningsvärt. Prius, som använder både en bensinmotor och en elmotor för framdrivning, får i genomsnitt 55 miles till gallonen - ungefär dubbelt så mycket som en jämförbar bensinbil. Dessutom offrar den senaste modellen som rullar från fabriksgolvet i Tsutsumi inte kraft eller komfort och säljs för bara cirka 1 000 dollar mer än en basmodell av Toyotas mellanstora sedan, Camry.

Och Prius är bara en förhandstitt på Toyotas ambitiösa planer för den nya hybridtekniken. I slutet av detta år planerar biltillverkaren att sälja ett lyxigt sportfordon som använder tekniken - en hybrid Lexus - i USA. Inom ett decennium, säger Toyota-chefer, skulle den gas-elektriska kombinationen kunna erbjudas i alla kategorier av fordon som biltillverkaren säljer, från subcompacts till tunga pickupbilar. När Toyotas stadsjeepar kommer ut på marknaden och folk ser vad ett riktigt kraftfullt elhybridfordon kan göra, tror jag att det kommer att skramla några burar, säger tidigare General Motors ordförande Robert Stempel, som är ordförande för Rochester Hills, MI-baserad teknikutvecklare Energy Conversion Enheter.

Kommer rent

Kör bortom klustret av bilfabriker runt Tsutsumi och närliggande Toyota City och in i kullarna norr om Nagoya, och du hittar en annan Toyota-fabrik - den här utan banderoller. På den här fabriken, kallad Hirose, gjorde Toyota något extraordinärt för en biltillverkare: de byggde dedikerade anläggningar för att tillverka toppmoderna halvledarchips. De flesta biltillverkare är nöjda med att köpa elektronik från hyllan eller lägga ut elektroniktillverkning till leverantörer. Toyota gör allt internt. Dess högteknologiska chipfabriker tar fram kraftkontrollerna som utgör hybridfordonets hjärta, vilket gör Hirose till mittpunkten i en hybridinvestering som vissa analytiker räknar till 1 miljard dollar.

Hirose-fabriken är förbjuden för journalister, men historien om Toyotas program är en historia som dess arkitekt-Takehisa Yaegashi, den anspråkslösa ingenjören som är vördad inom Toyota som hybridens fader, är angelägen om att berätta. Yaegashi dricker svart kaffe i ett obeskrivligt mötesrum på Toyotas kontor i Tokyo och spårar ursprunget till Toyotas hybridstrategi tillbaka till början av 1970-talet, när den amerikanska kongressen satte de första nationella gränserna för avgasutsläpp.

Högeffektvision: Takehisa Yaegashi, Toyotas far till hybriden, säger att företaget har ett sexårigt tekniskt försprång.

1971 var Yaegashi en 28-årig maskiningenjör, två år från Hokkaido University, när Toyota anvisade honom till sitt nya renmotorprojekt. Under de kommande 20 åren designade han allt från avgasrenande katalysatorer till utsläppsreducerande motorkontrollsystem. Allt detta bidrog till att göra Toyotas bilpark till en av de renaste sålda i USA. (Bilarna i Toyotas amerikanska flotta från 2003 får i genomsnitt 32,3 miles per gallon bensin, 3,6 miles mer än GM:s bilar. Toyotas stadsjeepar och lätta lastbilar får dock i genomsnitt 21,9 miles till gallonen, bara åtta tiondelar av en mil bättre än GM:s.)

Men Toyota stannade inte vid innovativa katalysatorer. I början av 1990-talet – även när Toyota följde ledningen för amerikanska biltillverkare genom att tillverka populära men bränsleslukande stadsjeepar – var Toyotas ledare redo att fördubbla sina ansträngningar för att städa upp bilen och göra den mer bränsleeffektiv. Vi såg två saker hända samtidigt: efterfrågan på renare luft och efterfrågan på större bränslebesparingar, minns Yaegashi.

På den tiden verkade lösningen vara batteridrivna elfordon. Toyota byggde elektriska versioner av sin lilla SUV, medan GM testmarknadsförde en sportig tvåsitsig. Men ingen av dessa tidiga elfordon kom någonsin till massproduktion; batterierna begränsade sin räckvidd till knappt 100 kilometer. Ändå lärde dessa experiment ingenjörer en viktig läxa: du kan göra elbilar kraftfulla, tysta och pigga genom att använda högeffektselektronik för att hantera flödet av elektricitet mellan batteriet och elmotorerna. Som Stempel uttrycker det, gav den elektroniska revolutionen ingenjörerna de verktyg de behövde för att göra elbilar ganska körbara. Det bröt upp stocken.

Byta körfält

Ändå var batterierna ett problem. Få konsumenter skulle köpa bilar som behövde kopplas in efter mindre än en timme på motorvägen. Så Toyotas ledning bytte växel och bestämde sig för att utnyttja vad de hade lärt sig för att bygga ett fordon som skulle överträffa traditionella helelektriska bilar: bensin-elhybriden.

Tanken var att fånga det bästa av bensin- och elbilar. Vid låga hastigheter, där förbränningsmotorer är som minst effektiva och mest förorenande, använder Toyotas hybrid istället en elmotor. Vid högre hastigheter, där en elmotor saknar tillräckliga muskler, startar en liten gasmotor. Motorn kan direkt snurra hjulen eller snurra en generator för att ge elektricitet. Hybrider fångar också energi från en annan källa: bromsarna. Tryck på bromspedalen och elmotorn byter roll och fungerar som en generator som omvandlar bilens kinetiska energi till elektricitet för att ladda batterierna. Alla dessa knep är möjliga eftersom hybrider - till skillnad från konventionella bilar - har högeffektselektronik och stora batterier.

1995 hade Toyota presenterat sin konceptbil Prius. Bara två år senare sålde Toyotas distributörer i Japan Prius, såväl som en hybridbuss. År 2001 sålde de en hybrid minivan och en lyxsedan i Japan (se Bilkultur, sidofältet). Och år 2000 började Toyota sälja en förbättrad Prius i USA, och konkurrerade med en hybridmodell från Honda Motor, Insight compact sedan.

Baklucka

Att komma ikapp ser ut som en gropig väg för andra biltillverkare. Till och med Honda, förmodligen Toyotas mest avancerade hybridkonkurrent, har sitt jobb slut, enligt branschexperter. När det gäller att konstruera systemet som helhet tror jag att Toyota har tre, fyra års fördel jämfört med de andra, även jämfört med Honda, säger Koji Endo, en Tokyo-baserad bilanalytiker för Credit Suisse First Boston. Hondas modeller - som inkluderar en hybrid Insight och Civic, och en Accord som kommer i år - har mindre elkraft och är dyrare att tillverka än Toyotas, säger Endo.

Detroits tre stora ligger längre efter. Under de senaste två åren har GM, Ford och DaimlerChrysler skrotat eller försenat ett halvdussin ambitiösa hybridprojekt. Vad de lär sig är att att göra den här övergången till elektrisk drivteknik inte kommer att vara en bit av kakan, säger Dan Sperling, chef för Institute of Transportation Studies vid University of California, Davis. Du kan inte bara säga 'Okej, jag ska bygga en hybridbil', köp tekniken och släpp ut den nästa år.

Förra året försenade Ford lanseringen av sin debuthybrid: en version av sin Escape SUV. John Kassakian, chef för MIT:s Laboratory for Electromagnetic and Electronic Systems, som forskar om bilelektronik, säger att Ford betalar priset för sina tidiga försök att skohorn hybridteknik i befintliga fordon. Till skillnad från Toyotas hybrid-SUV:ar, till exempel, kommer Fords fyrhjulsdrivna Escape-hybrider inte att ha elmotorer på varje axel, vilket Ford säger skulle kräva kostsam omverktyg. Att modifiera ett befintligt fordon ser på ytan ut att vara det mest effektiva sättet att ta sig från punkt A till punkt B, men du får inte en lösning som är optimerad för kostnad och prestanda, säger Kassakian. Ford säger nu att de kommer att sälja SUV:n i år.

Ändå är de tre stora och andra biltillverkares beslut att äntligen driva gas-elektriska hybrider i sig anmärkningsvärt. Tills nyligen ansåg GM sina pengar bättre spenderade på bränslecellsteknik. Man investerade hundratals miljoner dollar i forskning och utveckling av bränsleceller och rullade ut en radikal prototyp av bränslecellsbil som man har lovat att masstillverka till 2010. Enbart effektivare petroleumbaserade fordon kommer inte att lösa vårt petroleumberoendeproblem. Vi tror på lång sikt att du måste komma åt energikällor bortom petroleum, och det är därför väte är så attraktivt, säger Larry Burns, GM:s FoU-vicepresident. Men även Burns erkänner att biltillverkare måste behärska hybrider också, om så bara av konkurrensskäl. Vi vet inte säkert hur stort hybridsegmentet kommer att bli - jag tror inte att någon kan förutse det just nu - men vi vill ge våra kunder valet, säger han.

Fuel Cell Future

På Japans livliga Nagoya Motor Show i slutet av förra året visade Toyota upp tre konceptbilar. En var en metallblå SUV, en annan en benvit sportbil med öppen topp. Båda var gas-elektriska hybrider. Men rampljuset föll till slut på en metallisk-blå hybridsedan med en twist: den använder en bränslecell, inte en gasmotor.

Toyota kallar det Fine-N, och det använder många av de knep som företaget har lärt sig från sina gaselektriska fordon. Helt klart är [hybrid-]teknologierna som vi eftersträvar - motorerna, kraftelektroniken, all logik som krävs, till och med konsten att ta hand om batterierna - väsentliga delar av bränslecellsfordonet, säger Schaum, före detta Chrysler chefsingenjör, nu vice VD på elmotorutvecklaren WaveCrest Laboratories i Dulles, VA. Du måste verkligen bemästra detta innan du är redo för väteekonomin.

Om han har rätt kan Toyotas tidiga dominans av gas-elektriska hybrider ge den ett starkt försprång mot framtiden. Varje biltillverkare satsar hårt på att utveckla bränslecellsbilar, och Toyota är inget undantag – även när den tävlar om att dominera hybrider. Om det slutar med att dominera bränsleceller också, kan det beröva Detroit sin sista, bästa chans att återta fotfästet som ledare inom bilteknik.

Ändå är det ingen på Toyota som glömmer dagens marknadsföringsverklighet. På Nagoya åtföljdes Toyotas presentation av sin futuristiska hybrid-till-väte-vision av en standardinslag i branschen. Som för att antyda att avancerade bränslecellsbilar är redo för mainstream, travade Toyota fram unga kvinnor kända som showkompisar för att demonstrera Fine-N-prototypen. På en snurrande plattform öppnade en kvinna i kort kjol och höga stövlar bilens bakdörr, klev in i baksätet, tryckte på en knapp och lutade sig tillbaka utom synhåll. Det kan vara i spetsen för avancerad bilteknik, men Toyota har inte glömt vad som säljer bilar.

Dölj