Vize společnosti Toyota o budoucí udržitelné vodíkové společnosti uznává hodnotu vodíku jako životaschopného a bohatého zdroje pro přenos a skladování energie. Má potenciál zajistit mobilitu s nulovými emisemi uhlíku, a to nejen v silničních vozidlech, ale také ve vlacích, lodích a letadlech, a vyrábět energii pro průmysl, podniky a domácnosti. Je to také účinný prostředek pro skladování obnovitelné energie a lze jej dopravit tam, kde je potřeba.
Toyota zahájila vývoj elektrického vozidla s vodíkovými palivovými články v roce 1992 a v roce 2014 úspěšně uvedla na světové trhy sedan Mirai. Tento průlomový úspěch byl založen na předních světových zkušenostech společnosti s hybridní technologií, hlavní technologií pro širokou škálu různých elektrifikovaných hnací ústrojí vozidel.
Základní koncept hybridního pohonu byl úspěšně přizpůsoben k výrobě hybridních elektrických (HEV), Plug-in Hybrid Electric (PHEV), bateriových elektrických (BEV) a – počínaje Mirai – elektrických vozidel s palivovými články (FCEV). Každý z nich má vlastnosti vhodné pro různé požadavky na mobilitu: například BEV pro kratší dojíždění a jízdu ve městě; HEV a PHEV pro osobní cesty na běžné a delší vzdálenosti; a FCEV pro větší a těžší osobní automobily, těžká nákladní vozidla a veřejnou dopravu.
Nyní je na trh uvedena nová generace Mirai, vůz, který posouvá technologii FCEV na vyšší úroveň a nabízí emotivnější zákaznickou přitažlivost z hlediska dynamiky, moderního stylu a přínosnějšího jízdního výkonu. Komplexně přepracovaný systém palivových článků, inteligentní balení a aerodynamická účinnost pomáhají prodloužit dojezd na přibližně 650 km bez jiných emisí než čisté vody.
Vylepšení výkonu a designu
Při vývoji nového Mirai se Toyota zavázala poskytovat všestranná vylepšení pro zvýšení přitažlivosti pro zákazníky, od jeho výkonnostních schopností až po způsob, jakým vypadá a řídí.
Prioritou bylo zlepšit jeho dojezd ve srovnání s modelem první generace a překonat vzdálenosti, které obvykle dosahují elektromobily na baterie. Zvýšený výkon a kapacita vodíkového paliva, zlepšená účinnost a lepší aerodynamika přispívají k prodloužení dojezdu o 30 % na přibližně 650 km. To dává novému Mirai skutečné schopnosti jízdy na dlouhé vzdálenosti.
Balení se také výrazně zlepšilo díky novému Mirai postavenému na modulární platformě GA-L od Toyoty. Efektivnější a vyváženější uspořádání nového hnacího ústrojí FCEV – zejména se zásobníkem palivových článků přemístěným zpod kabiny do předního prostoru – umožnilo prostornější pětimístný interiér s větším prostorem pro nohy cestujících na zadních sedadlech.
Nový Mirai také vykazuje atraktivnější proporce vozu: celková výška byla snížena o 65 mm na 1,470 140 mm a rozvor náprav se zvětšil o 2,920 mm (85 4,975 mm). Se zadním převisem prodlouženým o 75 mm je nyní celková délka vozidla 19 20 mm. Zvětšení rozchodu o XNUMX mm a použití větších XNUMX a XNUMXpalcových kol přispívají k nižšímu a dynamičtějšímu postoji a vizuálnímu vjemu nižšího těžiště nového Mirai.
Emotivnější zákaznická přitažlivost
Jedním z hlavních cílů nového Mirai bylo dodat vozu silnější emocionální přitažlivost a učinit z něj vůz, který bude lidi přitahovat svým vzhledem, způsobem jízdy a také ekologickým výkonem. Nová platforma GA-L a pokroky Toyoty v technologiích FCEV to umožnily.
platforma GA-L
Přijetí platformy GA-L umožnilo přebalení sady palivových článků a komponentů hnacího ústrojí způsobem, který umožňuje efektivnější využití prostoru. Výsledkem je prostornější pětimístná kabina a lepší vyvážení podvozku. Snad nejpodstatnější je, že umožňuje namontovat tři vysokotlaké vodíkové nádrže, což zvyšuje kapacitu paliva a dojezd vozu – o 30 %.
Nádrže jsou uspořádány do „T“ konfigurace, nejdelší vede podélně a centrálně pod podlahou vozidla, přičemž dvě menší nádrže jsou umístěny bočně pod zadními sedadly a zavazadlovým prostorem. Dohromady pojmou 5.6 kg vodíku ve srovnání se 4.6 kg ve dvou současných nádržích Mirai. Jejich poloha přispívá k nižšímu těžišti vozu a zabraňuje narušení nákladového prostoru.
Nová architektura také umožňuje přesunutí zcela nového vodíkového palivového článku ze současného umístění pod podlahu do předního prostoru (ekvivalent motorového prostoru), zatímco (kompaktnější) vysokonapěťová baterie a elektromotor jsou umístěny nad zadní náprava. Jak je vysvětleno níže, uspořádání hnacího ústrojí bylo optimalizováno tak, aby poskytlo novému Mirai rozložení hmotnosti vpředu a vzadu v poměru 50:50.
Nádrže mají pevnější, vícevrstvou konstrukci a jsou vysoce hmotnostně účinné – vodík tvoří 6 % celkové hmotnosti paliva a nádrží.
Nová sada palivových článků
Nová sada palivových článků a měnič výkonu palivových článků (FCPC) od Toyoty byly vyvinuty speciálně pro použití s platformou GA-L. Konstruktérům se podařilo spojit všechny prvky v rámu zásobníku (včetně vodních čerpadel, mezichladiče, klimatizačních a vzduchových kompresorů a čerpadla pro recirkulaci vodíku), přičemž každý díl byl menší a lehčí, a zároveň zlepšit výkon. Samotná skříň zásobníku byla zmenšena pomocí svařování Friction Stir Welding, čímž se zmenšila mezera mezi palivovým článkem a pláštěm.
Sada palivových článků používá pevný polymer, jako v aktuálním Mirai, ale byla zmenšena a má méně článků (330 místo 370). Přesto vytváří nový rekord pro měrnou hustotu výkonu 5.4 kW/l (bez koncových desek). Maximální výkon tak stoupl ze 114 kW na 128 kW. Výkon za chladného počasí byl vylepšen, spouštění je nyní možné již při teplotách od -30˚.
Soustředěním systémových spojů uvnitř skříně je potřeba méně komponentů, což opět šetří místo a hmotnost.
Zaměření na inovace a zlepšení v každé součásti přineslo 50% snížení hmotnosti a 12% nárůst výkonu. Nová opatření zahrnují přemístění rozdělovače, snížení velikosti a hmotnosti článku, optimalizaci tvaru separátoru plynového kanálu a použití inovativních materiálů v elektrodách.
Jednotka také obsahuje konvertor Fuel Cell DC-DC Converter (FDC) a modulární vysokonapěťové části, přičemž dosahuje 21% zmenšení velikosti ve srovnání se současným systémem. Hmotnost se snížila o 2.9 kg na 25.5 kg. Pokročilá technologie přispěla k úspoře místa a Toyota poprvé použila polovodičový materiál z karbidu křemíku nové generace v tranzistorech inteligentního napájení (IPM). To umožňuje zvýšení výkonu a nižší spotřebu energie při použití menšího počtu tranzistorů, což zase umožňuje zmenšení FCPC.
Stejný přístup k úspoře velikosti a hmotnosti byl uplatněn na další části zásobníku FC. Sání vzduchu je navrženo pro nízkou tlakovou ztrátu a obsahuje materiál pohlcující zvuk, takže hluk ze vstupů vzduchu je v kabině nepostřehnutelný. Výfuk používá pryskyřičnou trubku a je navržen tak, aby umožňoval vypouštění velkého množství vzduchu a vody; k tišší kabině přispívá tlumič s větší kapacitou. Kompletní vzduchový systém je téměř o 30 % menší než u současného Mirai a váží o více než třetinu (34.4 %) méně.
Lithium-iontová baterie
Nový Mirai je vybaven lithium-iontovou vysokonapěťovou baterií namísto nikl-metal hydridové jednotky současného modelu. I když je rozměrově menší, je energeticky hustší, poskytuje vyšší výkon a vynikající ekologické vlastnosti. Obsahuje 84 článků a má jmenovité napětí 310.8 ve srovnání s 244.8 a kapacitu 4.0 Ah oproti 6.5 Ah. Celková hmotnost byla snížena z 46.9 na 44.6 kg. Výkon se zlepšil z 25.5 kW x 10 sekund na 31.5 kW x 10 sekund.
Menší rozměry baterie umožnily její umístění za zadními sedadly, čímž se zabránilo vniknutí do zavazadlového prostoru. Byla navržena optimalizovaná dráha chlazení vzduchem s diskrétními otvory na obou stranách zadních sedadel.
Dynamický výkon
Přijetí platformy GA-L pro nový Mirai dává vozu zásadní výhody nižšího těžiště, zlepšené charakteristiky setrvačnosti a výrazně zvýšenou tuhost karoserie, což vše přispívá k vynikajícím dynamickým výkonům.
Se zásobníkem palivových článků přemístěným zpod podlahy vozidla do předního prostoru a baterií a elektromotorem umístěným vzadu bylo dosaženo vyvážení hmotnosti vpředu a vzadu 50:50, což mu dává základní charakteristiky stability motoru vpředu. auto.
Tuhost karoserie byla zvýšena strategickým vyztužením a výztuhami, širší aplikací lepidel karoserie a použitím laserového šroubového svařování.
Nová platforma také obsahuje nové víceprvkové přední a zadní zavěšení, které nahradilo předchozí přední vzpěry MacPherson a uspořádání zadních torzních nosníků. Toto nastavení poskytuje vysokou úroveň stability, ovladatelnosti a jízdního komfortu. Mezi detaily patří použití silnějších stabilizátorů, optimální umístění horního a nízkého kulového kloubu a celkově vysoká tuhost zavěšení, což přináší odměny z hlediska odezvy a stability.
Další výhody přináší nové Mirai použití větších kol a pneumatik. 19palcová a 20palcová kola jsou obuta do pneumatik 235/55 R19 a 245/45 R20, s nízkým valivým odporem a tichým chodem, přispívající k úspoře paliva, kvalitě ovládání, stabilitě a tichému prostředí v kabině. Použití kol a pneumatik s větším průměrem pomáhá zajistit prostor potřebný pro nové trojité vodíkové palivové nádrže.
Zlepšená aerodynamika vozu s nižší linií střechy, plným krytem a nižším koeficientem aerodynamického odporu také hraje svou roli ve zvýšení kvality ovládání a stability a dosažení delšího cestovního dosahu.
Nový Mirai také přináší odměny za vylepšený jízdní charakter. Extra výkon produkovaný novou soustavou palivových článků a baterií je využit pro hladký, lineární vzlet, přičemž zrychlení je v souladu s tím, jak řidič používá plyn. Jízda po dálnici je uvolněná a bez stresu, s vynikající odezvou dostupnou při všech rychlostech. Při jízdě na klikatých, otevřených silnicích se postoj nového Mirai kombinuje s dobrou akcelerací ze zatáček.
Čištění vzduchu během jízdy
Ekologický přínos jízdy s Toyotou Mirai přesahuje nulové emise až po „negativní emise“ – vůz účinně čistí vzduch při pohybu.
Inovace Toyota, filtr katalyzátorového typu je zabudován do sání vzduchu. Když je do vozidla nasáván vzduch pro zásobování palivového článku, elektrický náboj na vložce filtru z netkané textilie zachycuje mikroskopické částice znečišťujících látek, včetně oxidu siřičitého (SO2), oxidů dusných (NOx) a částic PM 2.5. Systém je účinný při odstraňování 90 až 100 % částic o průměru 0 až 2.5 mikronu ze vzduchu, který prochází do systému palivových článků.
Cílení na 10násobný nárůst prodeje
Uvedením nového Mirai se Toyota zaměří na hlubší pronikání na trh s 10násobným nárůstem objemu prodeje. Tento růst bude podpořen silnějším výkonem nového modelu a větší přitažlivostí pro zákazníky, zejména jako dostupnější vůz s prodejní cenou sníženou přibližně o 20 %.
Praktičnost vlastnictví vodíkového FCEV se bude také neustále zvyšovat, protože trhy zlepšují svou vodíkovou infrastrukturu, zvyšuje se počet čerpacích stanic a vlády a místní orgány zavádějí nové pobídky a předpisy pro čistší mobilitu.
