Toyotina vizija budućeg održivog društva se temelji na vodiku i prepoznaje vrijednost vodika kao održivog i obilnog izvora za prijenos i pohranu energije…
Toyota je započela razvoj električnih vozila s vodikovim gorivnim člancima 1992. godine, uspješnim predstavljanjem limuzine Mirai na svjetskim tržištima 2014. godine. Ovo izuzetno postignuće je utemeljeno na predvodničkom iskustvu ovog proizvođača u hibridnoj tehnologiji, ključnoj tehnologiji za široku paletu pogonskih sklopova različitih električnih vozila.
Tehnologija za široku paletu pogonskih sklopova raznih elektrificiranih vozila.
Osnovni koncept hibridnog pogona je uspješno primijenjen u stvaranju hibridnih električnih (HEV), plug-in hibridnih električnih (PHEV), baterijskih električnih (BEV) i – a, tu je Mirai predvodnik – električnih vozila s gorivnim člancima (FCEV). Svaki ima kvalitete primijenjene za različite zahtjeve mobilnosti: na primjer, BEV za kraće gradske vožnje; HEV i PHEV za općenitiju primjenu i osobna putovanja na veće udaljenosti; a FCEV za veće i teže putničke automobile, teška vozila i javni prijevoz.
Predstavljamo vam novu generaciju modela Mirai, automobila koji podiže tehnologiju FCEV na višu razinu i nudi emotivniju privlačnost kupcima u pogledu dinamike, suvremenog izgleda i više užitka u voznim performansama. Sveobuhvatno izmijenjen sustav gorivnih članaka, inteligentno pakiranje i aerodinamička učinkovitost pomažu u povećanju dosega vožnje na oko 650 km, pri čemu je voda jedini ispust.
U razvoju nove izvedbe modela Mirai, Toyota je bila odlučna pružiti sveobuhvatna poboljšanja radi povećanja privlačnosti kupcima, od razine performansi do načina na koji izgleda i na koji se vozi.
Prioritet je bio poboljšati doseg vožnje u usporedbi s modelom prve generacije, te premašiti udaljenosti koje uobičajeno dosežu baterijska električna vozila. Povećana snaga i kapacitet spremnika vodika, poboljšana učinkovitost i bolja aerodinamika, sve to pridonosi povećanju dosega vožnje za 30%, na oko 650 km. Time novi Mirai dobiva istinske mogućnost vožnje na duge staze.
Pakiranje je isto tako značajno poboljšano jer je novi Mirai izgrađen na Toyotinoj modularnoj platformi GA-L. Učinkovitiji i dobro uravnoteženi razmještaj novog pogonskog sklopa FCEV – prije svega premještanje paketa gorivnih članaka, više nisu ispod kabine, nego u „prostoru motora“ – je omogućio prostraniju unutrašnjost s pet sjedala i povećanje prostora za noge za putnike straga.
Novi Mirai isto tako, ima atraktivnije proporcije: ukupna visina je smanjena za 65 mm na 1.470 mm, a međuosovinski razmak je povećan za 140 mm (2.920 mm). Stražnji prevjes je povećan za 85 mm, ukupna duljina vozila je sada 4.975 mm. Povećanje širine traga za 75 mm i korištenje većih guma od 19“ i 20“ pridodaje se nižem i dinamičnijem stavu i vizualnom dojmu nižeg težišta novog Miraija.
Jedan od glavnih ciljeva za novi Mirai bio je dati automobilu snažniju emotivnu privlačnost, čineći ga automobilom koji će privući ljude zbog svog izgleda i načina na koji se vozi, pored ekoloških pogodnosti. Nova platforma GA-L i Toyotin napredak u tehnologijama FCEV to su omogućile.
Zašto je GA-L platforma tako inovativna?
Korištenje platforme GA-L je omogućilo slaganje gorivnih članaka i sklopova pogonskog sustava na način kojim se bolje koristi raspoloživi prostor. Ishod je prostranija putnička kabina s pet sjedala ii bolja ravnoteža podvozja. Možda najznačajnije, time se omogućava ugradnja tri visokotlačna spremnika vodika, čime se poveća količina goriva, a time i doseg vožnje automobila – za 30%.
Spremnici su raspoređeni u obliku „T“, pri čemu je najduži postavljen uzdužno i središnje, ispod podnice vozila, dok su dva manja spremnika postavljena bočno ispod stražnjih sjedala i prtljažnika. Sveukupno, u njih je moguće smjestiti 5,6 kg vodika, u usporedbi s 4,6 kg u dva spremnika na sadašnjem Miraiju. Njihov smještaj pridonosi nižem težištu automobila, uz zadržavanje zapremine prtljažnika.
Ova nova arhitektura omogućava i pomicanje potpuno novih vodikovih gorivnih članaka iz njihovog sadašnjeg položaja ispod podnice u prednji prostor (ekvivalent prostoru motora), dok su (kompaktnija) visokonaponska baterija i elektromotor smješteni iznad stražnje osovine. Kako je niže objašnjeno, smještaj pogonskog sklopa je optimiran kako bi novi Mirai imao raspored težine sprijeda-straga 50:50.
Spremnici su čvršći, višeslojne konstrukcije te izuzetno težinski učinkoviti – vodik čini 6% ukupne težine goriva i spremnika.
Toyotin novi paket gorivnih članaka i pretvarač snage gorivnih članaka (FCPC) su razvijeni posebno za korištenje uz platformu GA-L. Konstruktori su uspjeli posložiti sve dijelove unutar okvira paketa (uključujući pumpe za vodu, intercooler, klima uređaj i zračne kompresore te pumpu za recirkulaciju vodika) pri čemu su svaki sklop učinili manjim i lakšim, istovremeno poboljšavajući performanse. Kućište paketa gorivnih članaka je sada manje zahvaljujući zavarivanju trenjem, što je smanjilo zazor između gorivnog članka i kućišta.
Paket gorivnih članaka koristi kruti polimer, kao na aktualnom Miraiju, ali je sada manji i ima manje članaka (330 umjesto 370). Unatoč tome, postavio je novi rekord u pogledu specifične gustoće snage od 5,4 kW/l (isključujući rubne ploče). Najveća snaga je na taj način povećana s 114 kW na 128 kW. Poboljšan je i rad na niskim temperaturama, pa je sada pokretanje moguće i pri -30˚.
Koncentracijom spojeva sustava unutar kućišta, smanjen je broj potrebnih dijelova, čime je ostvarena dodatna ušteda prostora i težine.
Usredotočivši se na inovacije i poboljšanja u svim komponentama, ostvarena je ušteda na težini od 50%, uz povećanje snage od 12%. Nove mjere uključuju pomicanje paketa, smanjenje veličine i težine članaka, optimiranje oblika separatora plinskog voda i korištenje inovativnih materijala za elektrode.
Ovaj sklop uključuje i istosmjerni konverter gorivnih članaka (Fuel Cell DC-DC Converter – FDC) kao i modularne visokonaponske dijelove, uz smanjenje veličine za 21% u usporedbi s aktualnim sustavom. Težina je smanjena za 2,9 kg, na 25,5 kg. Napredna tehnologija je pridonijela uštedi prostora, uz prvo Toyotino korištenje poluvodičkog materijala sljedeće generacije od silicijevog karbida u tranzistorima inteligentnog modula snage (IPM). Time se omogućava povećanje izlazne snage i manja potrošnja električne energije uz istovremeno korištenje manje tranzistora, što s druge strane omogućava smanjenje dimenzija FCPC-a.
Isti pristup smanjenja veličine i težine je primijenjen i na druge dijelove paketa gorivnih članaka. Ulaz zraka je oblikovan kako bi omogućio mali gubitak tlaka i sadrži materijale koji upijaju zvuk, pa je tako šum iz uvodnika zraka nezamjetan u kabini. Ispuh koristi cijev od smole te je oblikovan tako da omogući izbacivanje velike količine zraka i vode; prigušivač velikog kapaciteta pridonosi tišini u kabini. Cjelokupni zračni sustav je gotovo 30% manji nego na aktualnom Miraiju, a teži više od trećine manje (34,4%).
Novi Mirai je opremljen litij-ionskom visokonaponskom baterijom umjesto nikal-metal hidridnog sklopa u dosadašnjem modelu. Iako je manja veličinom, energija je gušće pohranjena, pa je izlazna snaga veća, uz smanjeni utjecaj na okoliš. Sadrži 84 članka, napon je 310,8 V umjesto 244,8, a kapacitet je 4,0 Ah, umjesto 6,5 Ah. Ukupna težina je smanjena s 46,9 na 44,6 kg. Snaga je povećana s 25,5 kW x 10 sekundi na 31,5 kW x 10 sekundi.
Manje dimenzije baterije omogućavaju njezin smještaj iza stražnjih sjedala, pri čemu ne smanjuju veličinu prtljažnika. Ostvarena je optimirana trasa zraka za hlađenje, s diskretnim uvodnicima s obje strane stražnjih sjedala.
Korištenjem platforme GA-L za novi Mirai automobil je dobio značajne pogodnosti nižeg težišta, poboljšanih inercijskih karakteristika i značajno povećane krutosti karoserije, što sve pridonosi vrhunskim dinamičkim performansama.
Paket gorivnih članaka sada više nije ispod podnice vozila, nego je smješten u prednji prostor, dok su baterija i elektromotor smješteni straga, pa je tako postignuta ravnomjerna raspodjela težine sprijeda-straga od 50:50, čime je Mirai dobio temeljne karakteristike stabilnosti automobila s motorom smještenim naprijed.
Krutost karoserije je povećana strateškim razmještajem ukruta i ojačanja, širom primjenom ljepila, te korištenjem laserskog zavarivanja.
Na novoj platformi su smješteni i prednji i stražnji multilink ovjesi, umjesto dosadašnje konfiguracije s MacPhersonovom nogom sprijeda i torzijskim štapom straga. Ovakva izvedba omogućava još veću stabilnost, upravljivost i udobnost vožnje. Pojedinosti uključuju korištenje debljih stabilizatora, optimalni smještaj gornjeg i donjeg kuglastog zgloba i sveukupno veću krutost ovjesa, pružajući pogodnosti u pogledu odziva i stabilnosti.
Dodatne pogodnosti su postignute korištenjem većih naplataka i guma na Miraiju. Na naplatke od 19“ i 20“ su postavljene gume 235/55 R19 odnosno 245/45 R20, s malim otporom kotrljanja i malom bukom, pridonoseći smanjenju potrošnje goriva, kvaliteti upravljanja, stabilnosti i maloj razini buke u kabini. Korištenjem naplataka i guma većeg promjera ostvaren je prostor potreban za novi raspored s tri spremnika vodika.
Poboljšana aerodinamika automobila, s nižim krovom, punom donjom podnicom i manjim koeficijentom otpora zraka, isto tako igra ulogu u podizanju kvalitete upravljanja i stabilnosti, kao i ostvarivanju većeg dosega vožnje.
Novi Mirai se ponosi i poboljšanim voznim karakteristikama. Dodatna snaga koju proizvode novi paket gorivnih članaka i baterija prikuplja se radi osiguravanja mirnog, linearnog pokretanja, uz ubrzanje usklađeno s vozačevim pritiskom na papučicu gasa. Vožnja na autocesti je opuštena i bez napetosti, uz odličan odziv dostupan pri svim brzinama. U vožnji po zavojitim, otvorenim cestama, staloženost novog Miraija se kombinira s dobri ubrzanjem na izlasku iz zavoja.
Okolišne pogodnosti vožnje Toyote Mirai nadmašuju puku nultu emisiju, i idu do „negativne emisije“ – ovaj automobil doista čisti zrak dok se kreće.
Toyotina inovacija, pročistač nalik katalizatoru je smješten u usisu zraka. Kako vozilo uvlači zrak radi dobave do gorivnog članka, električni naboj na tekstilnom ulošku zraka hvata mikroskopske čestice onečišćenja, uključujući sumporov dioksid (SO2), dušične okside (NOx) i čestice PM 2,5. Ovaj sustav učinkovito uklanja 90 do 100% čestica promjera od 0 i 2,5 mikrona iz zraka dok ovaj prolazi kroz sustav gorivnih članaka.
Toyota očekuje i cilja na deseterostruko povećanje prodaje.
Uz uvođenje novog Miraija, Toyota želi ostvariti veću tržišnu penetraciju uz deseterostruko povećanje prodaje. Ovakvom rastu će pridonijeti snažnije performanse novog modela i veća privlačnost za kupce, prije svega zahvaljujući činjenici da je sada dostupniji jer je prodajna cijena smanjena za oko 20%.
Praktičnost vlasništva vodikovog FCEV će se isto tako stabilno povećavati kroz poboljšanje infrastrukture vodika na tržištima, povećanje broja punionica i kako vlade i lokalne vlasti budu uvodile nove poticaje i propise za čišću mobilnost.
Po svemu viđenome, Japanci imaju razloga za optimizam. Na kupcima je samo da prihvate model i shvate potencijal istog…
foto: Toyota