Toyota Mirai nowej generacji

Toyota to jeden z nielicznych producentów traktujących napęd wodorowy jako realną alternatywę dla paliw kopalnych. Japończycy zaprezentowali właśnie drugą generację napędzanego wodorem modelu Mirai.

Pierwsza generacja trafiła do ograniczonej sprzedaży w 2014 roku. Czy druga zdobędzie większą popularność?

Pracując nad nowym Mirai, Toyota poświęciła szczególną uwagę tym wszystkim aspektom, które wpływają na ocenę samochodu przez kupujących – zaczynając od osiągów, przez właściwości jezdne, a kończąc na wyglądzie.

Jednocześnie priorytetem pozostało zwiększenie wydajności napędu i wydłużenie zasięgu na jednym tankowaniu. Większa moc auta i pojemność zbiorników wodoru, poprawiona wydajność napędu i lepsza aerodynamika złożyły się na wydłużenie zasięgu auta o 30% do około 650 km. To sprawia, że Mirai, którego tankowanie trwa kilka minut, jest wygodnym autem na długie trasy.

Płyta GA-L umożliwiła znacznie lepsze rozłożenie komponentów napędu nowego Mirai w taki sposób, aby wygospodarować więcej miejsca we wnętrzu oraz optymalnie rozłożyć masę auta między przodem a tyłem. Zestaw ogniw paliwowych został przesunięty do przodu spod kabiny do przedniej części auta, co zwiększyło ilość miejsca dla pasażerów oraz pozwoliło zamontować z tyłu trzyosobową kanapę zamiast dotychczasowych dwóch miejsc siedzących i podłokietnika.

Nowy Mirai ma także bardziej atrakcyjne proporcje. Jego wysokość została obniżona o 65 mm do 1 470 mm, a rozstaw osi zwiększył się o 140 mm do 2 920 mm. Tylny zwis został wydłużony o 85 mm, a długość auta wzrosła do 4 975 mm. Niżej położony środek ciężkości, rozstaw kół większy o 75 mm oraz większe, 19- lub 20-calowe koła sprawiają, że samochód wygląda bardziej dynamicznie.

Największą zaletą nowej platformy jest wygospodarowanie miejsca na trzeci zbiornik wodoru, co przyczyniło się do zwiększenia zasięgu.

Zbiorniki są ułożone w literę T. Najdłuższy jest zamocowany pod podłogą, po środku platformy, na osi pojazdu, zaś dwa mniejsze zostały umieszczone poprzecznie pod tylnymi siedzeniami i bagażnikiem. Łącznie mieści się w nich 5,6 kg wodoru, czyli o 1 kg więcej niż w pierwszym modelu. Miejsce ich zamocowania przyczynia się do obniżenia środka ciężkości samochodu.

Zbiorniki wodoru mają mocniejszą, wielowarstwową konstrukcję i są bardzo lekkie. Wodór stanowi 6% łącznej masy paliwa i zbiorników.

Zestaw ogniw paliwowych oraz konwerter FCPC (fuel cell power converter) zostały opracowane specjalnie z myślą o montażu na platformie GA-L. Inżynierowie umieścili w jednej zwartej obudowie wszystkie elementy zestawu ogniw paliwowych – pompy wody, intercooler, klimatyzator, kompresory powietrza i pompę recyrkulacji wodoru.

Każda z tych części jest mniejsza i lżejsza, a jednocześnie bardziej wydajna niż w poprzedniej generacji Mirai. Obudowa ogniw paliwowych także jest mniejsza dzięki technice zgrzewania tarciowego z przemieszaniem, która umożliwiła zmniejszenie odstępu między ogniwami a obudową.

W ogniwach paliwowych użyto polimeru w stanie stałym, tak jak w poprzednim modelu. Zestaw jest mniejszy i użyto w nim mniej ogniw (330 zamiast 370). Mimo to jego maksymalna moc wzrosła ze 114 kW do 134 kW (182 KM). Było to możliwe dzięki większej gęstości mocy, która wzrosła z 3,1 kW/l do 5,4 kW/l (z wyjątkiem krańcowych ogniw). Moment obrotowy wynosi 300 Nm. Samochód rozpędza się do 100 km/h w 9,2 s i może osiągnąć prędkość 175 km/h.

Toyota poprawiła także odporność napędu na niskie temperatury powietrza. Teraz samochód szybciej uzyskuje pełną moc nawet przy temperaturze -30 stopni Celsjusza. Dzięki umieszczeniu wewnątrz obudowy zestawu większej liczby urządzeń wspomagających pracę ogniw, układ napędowy Mirai ma mniej osobnych elementów, co oszczędza miejsce i obniża masę.

W urządzeniu dodano także konwerter DC-DC ogniw paliwowych (FDC) oraz inne modułowe wysokonapięciowe części, a jednocześnie zmniejszono wielkość zestawu o 21% w porównaniu z aktualnym. Masa modułu ogniw paliwowych została zmniejszona o 2,9 kg do 25,5 kg.

Inżynierowie Toyoty oszczędzili sporo miejsca przez zastosowanie nowej generacji półprzewodnika z węglika krzemu w tranzystorach IPM (intelligent power model). To pozwoliło zwiększyć moc i obniżyć zużycie energii przy użyciu mniejszej liczby tranzystorów, dzięki czemu zmniejszyły się wymiary konwertera FCPC.

Nowy Mirai jest wyposażony w wysokonapięciowy akumulator litowo-jonowy, który zastąpił baterię niklowo-wodorkową. Nowa bateria jest mniejsza, zawiera 84 ogniwa, a jej napięcie znamionowe wzrosło do 310,8 V z 244,8 V, zaś pojemność wynosi 4.0 Ah (pojemność baterii w Mirai pierwszej generacji to 6,5 Ah). Całkowita masa akumulatora została zmniejszona z 46,9 do 44,6 kg. Moc wzrosła z 25,5 kW x 10 sekund do 31,5ekW x 10 sekund.

Mniejsze wymiary baterii pozwoliły przenieść ją za oparcie tylnej kanapy, gdzie nie ogranicza miejsca w kabinie ani w bagażniku. System jej chłodzenia został zoptymalizowany, a jego dyskretne wloty zostały ukryte po bokach tylnej kanapy.

Mirai nie tylko nie emituje żadnych spalin, ale oczyszcza powietrze podczas jazdy. Samochód został wyposażony w innowacyjny katalityczny filtr wbudowany we wloty powietrza, które jest doprowadzane do ogniw paliwowych. Filtr z włókniny wychwytuje mikroskopijne cząsteczki zanieczyszczeń, w tym dwutlenek siarki (SO2), tlenki azotu (NOx) i cząstki stałe PM 2.5. Rozwiązanie to usuwa od 90 do 100% zanieczyszczeń o średnicy od 0 do 2,5 mikronu z powietrza przelatującego przez system ogniw paliwowych.