Toyota Mirai (2022)

Toyota Mirai

Toyota vidí budoucnost udržitelné vodíkové společnosti v hodnotě vodíku jako životaschopného a hojného zdroje pro přenos a uchovávání energie. Má potenciál zajistit mobilitu s nulovými emisemi uhlíku nejen v silničních vozidlech, ale také ve vlacích, lodích a letadlech a generovat energii pro průmysl, podniky a domácnosti. Je to rovněž efektivní způsob uchovávání obnovitelné energie a lze ji přepravit tam, kde je potřeba.

Toyota zahájila vývoj elektrického vozidla s vodíkovými palivovými články v roce 1992 a sedan Mirai úspěšně uvedla na světové trhy v roce 2014. Tento průlomový úspěch vychází z celosvětově vedoucích zkušeností společnosti v oblasti hybridní technologie, základní technologie pro celou řadu různých elektrifikovaných pohonných soustav.

Základní koncept hybridního pohonu byl úspěšně adaptován pro výrobu hybridních elektrických (HEV), plug-in hybridních elektrických (PHEV), bateriových elektrických (BEV) vozidel a – počínaje Mirai – vozidel s palivovými články (FCEV). Každý typ má vlastnosti vhodné pro různé požadavky na mobilitu: například BEV pro kratší dojíždění a jízdu ve městě; HEV a PHEV pro obecné a delší soukromé cestování; a FCEV pro větší a těžší osobní vozy, těžká vozidla a veřejnou dopravu.

Nyní se uvádí nová generace Mirai, vůz, který posouvá technologii FCEV na vyšší úroveň a nabízí větší emocionální přitažlivost pro zákazníky z hlediska dynamického, moderního stylu a větší odměňující jízdní výkon. Komplexně přepracovaný systém palivových článků, inteligentní prostorové řešení a aerodynamická účinnost pomáhají prodloužit jízdní dojezd na přibližně 650 km bez jiných emisí než čistá voda.

Při vývoji nové Mirai se Toyota zavázala ke komplexnímu zlepšení zvýšení přitažlivosti pro zákazníky, od jejích výkonnostních schopností po způsob, jakým vypadá a jezdí.

Prioritou je zlepšit jízdní dojezd ve srovnání s modelem první generace a překonat vzdálenosti typicky dosahované baterovými elektrickými vozidly. Zvýšený výkon a kapacita vodíkového paliva, vylepšená účinnost a lepší aerodynamika přispívají k prodloužení jízdního dojezdu o 30 % na přibližně 650 km. Tím nová Toyota Mirai získává skutečnou schopnost jízdy na dlouhé vzdálenosti.

Prostorové řešení bylo rovněž výrazně zlepšeno s novou Mirai postavenou na modulární platformě GA-L Toyoty. Efektivnější a lépe vyvážené uspořádání nového pohonu FCEV – zejména přesunutím zásobníku palivových článků zpod kabiny do předního oddílu – umožnilo prostornější pětimístný interiér s lepším prostorem pro nohy pro cestující na zadních sedadlech.

Nová Toyota Mirai rovněž vykazuje přitažlivější proporce vozidla: celková výška byla snížena o 65 mm na 1 470 mm a rozvor náprav byl prodloužen o 140 mm (2 920 mm). S prodloužením zadního přesahu o 85 mm je celková délka vozidla nyní 4 975 mm. Nárůst rozchodu náprav o 75 mm a použití větších 19- a 20palcových kol přispívají k nižšímu a dynamičtějšímu postoji a vizuálnímu pocitu nižšího těžiště nové Mirai.

Jedním z hlavních cílů pro novou Toyota Mirai bylo dát vozu silnější emocionální přitažlivost, aby se stal vozem, ke kterému budou lidé přitahováni jeho vzhledem a způsobem jízdy, stejně jako jeho ekologickým výkonem. Nová platforma GA-L a pokroky Toyoty v technologiích FCEV to umožnily.

Přijetí platformy GA-L umožnilo přeuspořádání zásobníku palivových článků a komponent pohonného ústrojí způsobem, který efektivněji využívá prostor. Výsledkem je prostornější pětimístná kabina a lepší rovnováha podvozku. Možná nejdůležitěji to umožňuje nainstalovat tři vysokotlaké nádrže na vodík, čímž se zvyšuje kapacita paliva a jízdní dojezd vozu – o 30 %.

Nádrže jsou uspořádány v konfiguraci „T", přičemž nejdelší běží podélně a centrálně pod podlahou vozidla, s dvěma menšími nádržemi uloženými příčně pod zadními sedadly a zavazadlovým prostorem. Dohromady pojmou 5,6 kg vodíku v porovnání se 4,6 kg v dvou nádržích současné Mirai. Jejich poloha přispívá k nižšímu těžišti vozu a nezasahuje do prostoru pro zavazadla.

Nová architektura rovněž umožňuje přesunout zcela nový zásobník vodíkových palivových článků z jeho současné polohy pod podlahou do předního oddílu (ekvivalent motorového prostoru), zatímco (kompaktnější) vysokonapěťová baterie a elektrický motor jsou umístěny nad zadní nápravou. Jak je vysvětleno níže, rozložení pohonného ústrojí bylo optimalizováno tak, aby nová Mirai dosahovala rozložení hmotnosti 50:50 přední:zadní.

Nádrže mají pevnější vícevrstvou konstrukci a jsou vysoce hmotnostně účinné – vodík tvoří 6 % kombinované hmotnosti paliva a nádrží.

Nový zásobník palivových článků Toyoty a převodník výkonu palivových článků (FCPC) byly vyvinuty speciálně pro použití s platformou GA-L. Konstruktéři dokázali sdružit všechny prvky do rámu zásobníku (včetně vodních čerpadel, mezichladiče, klimatizace a vzduchových kompresorů a čerpadla pro cirkulaci vodíku), přičemž každá část byla zmenšena a odlehčena při současném zlepšení výkonu. Samotný kryt zásobníku byl zmenšen pomocí třecího svařování, čímž se snižuje mezera mezi palivovým článkem a krytem.

Zásobník palivových článků využívá tuhý polymer, stejně jako v současné Mirai, ale byl zmenšen a má méně článků (330 místo 370). Přesto nastavuje nový rekord měrné výkonové hustoty 5,4 kW/l (bez koncových desek). Maximální výkon tak vzrostl ze 114 kW na 128 kW. Výkon za chladného počasí byl zlepšen a start je nyní možný při teplotách od pouhých -30 stupňů.

Koncentrací systémových přípojek uvnitř krytu je zapotřebí méně komponent, což opět šetří místo a hmotnost.

Zaměření na inovace a zlepšení každé komponenty přineslo 50% snížení hmotnosti a přitom 12% nárůst výkonu. Nová opatření zahrnují přemístění kolektoru, zmenšení velikosti a hmotnosti článku, optimalizaci tvaru separátoru plynového kanálu a použití inovativních materiálů v elektrodách.

Jednotka rovněž zahrnuje převodník DC-DC palivových článků (FDC) a modulární vysokonapěťové části, přičemž dosahuje 21% snížení velikosti ve srovnání se současným systémem. Hmotnost byla snížena o 2,9 kg na 25,5 kg. K úspoře místa přispěly pokročilé technologie, přičemž Toyota poprvé použila polovodičový materiál z karbidu křemíku nové generace v tranzistorech inteligentního výkonového modulu (IPM). To umožňuje zvýšení výkonu a nižší spotřebu energie při použití méně tranzistorů, což zase umožňuje zmenšení FCPC.

Stejný přístup šetření velikosti a hmotnosti byl aplikován na ostatní části zásobníku FC. Vzduchový sací otvor je navržen pro nízké tlakové ztráty a obsahuje zvukově absorbující materiál, takže hluk ze vzduchových sáčků není v kabině znatelný. Výfuk využívá pryskyřicovou trubku a je navržen tak, aby umožnil uvolnění velkého množství vzduchu a vody; tlumič s větší kapacitou přispívá k tišší kabině. Celý vzduchový systém je téměř o 30 % menší než v současné Mirai a váží o více než třetinu (34,4 %) méně.

Nová Toyota Mirai je vybavena lithium-iontovou vysokonapěťovou baterií namísto článku na bázi niklhydridové baterie současného modelu. Přestože je menší, má vyšší hustotu energie, což přináší vyšší výkon a lepší ekologický výkon. Obsahující 84 článků má jmenovité napětí 310,8 V oproti 244,8 V 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 zabrání průniku do prostoru pro zavazadla. Byl navržen optimalizovaný vzduchový chladicí okruh s diskrétními vstupy po obou stranách zadních sedadel.

Přijetí platformy GA-L pro novou Toyota Mirai přináší vozu základní výhody nižšího těžiště, zlepšených charakteristik setrvačnosti a výrazně zvýšené tuhosti karoserie, přičemž vše přispívá k nadřazenému dynamickému výkonu.

Přesunutím zásobníku palivových článků zpod podlahy vozidla do předního oddílu a umístěním baterie a elektromotoru vzadu bylo dosaženo rovnoměrného rozložení hmotnosti 50:50 přední:zadní, čímž se dosáhlo základních charakteristik stability jako u vozu s motorem vpředu.

Tuhost karoserie byla zvýšena strategickými výztuhami a výztuhami, širším použitím karoserních lepidel a použitím laserového šroubového svařování.

Nová platforma rovněž pojme nové víceúčelové přední a zadní odpružení namísto předchozích vzpěr MacPherson vpředu a příčného nosníku vzadu. Toto uspořádání poskytuje vysokou úroveň stability, ovladatelnosti a jízdního komfortu. Detaily zahrnují použití silnějších stabilizátorů, optimální polohu horního a dolního kulového čepu a celkově vysokou tuhost zavěšení, čímž se dosahuje odměn z hlediska odezvy a stability.

Další výhody plynou z použití větších kol a pneumatik nové Mirai. 19- a 20palcová kola jsou vybavena pneumatikami 235/55 R19 a 245/45 R20 s nízkým valivým odporem a tichým provozem, přispívajícím k palivové účinnosti, kvalitě jízdních vlastností, stabilitě a tiché kabině. Použití kol a pneumatik s větším průměrem pomáhá zajistit prostor potřebný pro nové trojité nádrže na vodík.

Zlepšená aerodynamika vozu s nižší linií střechy, kompletním spodním krytem a nižším součinitelem odporu vzduchu rovněž hraje svou roli při zvyšování kvality jízdních vlastností a stability a dosahování delšího jízdního dojezdu.

Nová Toyota Mirai rovněž přináší odměny ze svého zlepšeného jízdního charakteru. Dodatečný výkon vyrobený novým zásobníkem palivových článků a baterií je využíván pro hladký, lineární rozjezd, přičemž akcelerace je v souladu s použitím plynového pedálu řidičem. Jízda po dálnici je uvolněná a bez stresu s vynikající odezvou dostupnou při všech rychlostech. Při jízdě po točitých, otevřených silnicích se pohotovost nové Mirai kombinuje s dobrou akcelerací z zatáček.

Environmentální přínos jízdy s Toyota Mirai přesahuje nulové emise a dosahuje úrovně „negativních emisí" – vůz efektivně čistí vzduch při pohybu.

Inovace Toyoty zahrnuje filtr katalytického typu začleněný do vzduchového sání. Jak je vzduch nasáván do vozidla pro zásobení palivového článku, elektrický náboj na filtračním prvku z netkané textilie zachycuje mikroskopické částice znečišťujících látek, včetně oxidu siřičitého (SO2), oxidů dusíku (NOx) a částic PM 2,5. Systém je účinný při odstraňování 90 až 100 % částic s průměrem 0 až 2,5 mikronu ze vzduchu při průchodu do systému palivových článků.

Uvedení nové Mirai přiměje Toyotu cílit na hlubší penetraci trhu s desetinásobným rozšířením objemu prodeje. Tento růst bude podporován silnějším výkonem a větší přitažlivostí nového modelu pro zákazníky, zejména jako cenově dostupnějšího vozidla s prodejní cenou sníženou přibližně o 20 %.

Praktičnost vlastnictví vodíkového FCEV se rovněž bude postupně zvyšovat, jak trhy zlepšují svou vodíkovou infrastrukturu, přibývá počet čerpacích stanic a vlády a místní orgány zavádějí nové pobídky a předpisy pro čistší mobilitu.