Το όραμα της Toyota για μία μελλοντική βιώσιμη κοινωνία υδρογόνου αναγνωρίζει την αξία του υδρογόνου ως βιώσιμου και ανεξάντλητου φυσικού πόρου για τη μεταφορά και αποθήκευση ενέργειας. Μπορεί να κινεί αυτοκίνητα, τρένα, πλοία και αεροπλάνα με μηδενικές εκπομπές άνθρακα και να τροφοδοτεί με την ενέργειά του τη βιομηχανία, τις επιχειρήσεις και τα νοικοκυριά. Επίσης είναι ένα αποδοτικό μέσο αποθήκευσης ανανεώσιμης ενέργειας, ενώ μεταφέρεται όπου είναι απαραίτητο.

1

Η Toyota ξεκίνησε την ανάπτυξη ενός ηλεκτρικού οχήματος κυψελών καυσίμου υδρογόνου το 1992, και το 2014 λανσάρισε με επιτυχία το Mirai στις παγκόσμιες αγορές. Τώρα λανσάρεται η νέα, δεύτερη γενιά Mirai που διαθέτει πλήρως αναθεωρημένο σύστημα κυψελών καυσίμου, ευφυής χωροταξία και βελτιωμένη αεροδυναμική απόδοση (Cd: 0,29), που συμβάλλουν στην αύξηση της αυτονομίας σε περίπου 650 χιλιόμετρα, με μηδενικές εκπομπές ρύπων και μοναδική εκπομπή, καθαρό νερό.

2

Συγκεκριμένα, προτεραιότητα της ιαπωνικής εταιρίας ήταν η βελτίωση της αυτονομίας σε σχέση με τη πρώτη γενιά του μοντέλου αλλά και συγκριτικά με τη συνήθη απόσταση που διανύουν τα πλήρως ηλεκτρικά οχήματα. Η αυξημένη ισχύς και χωρητικότητα του υδρογόνου, η βελτιωμένη απόδοση του συστήματος και η αεροδυναμική συνεισφέρουν στην αύξηση της αυτονομίας κατά 30%, φτάνοντας πλέον τα 650 χλμ.

3Βελτιώσεις στις επιδόσεις και τη σχεδίαση

Κατά την εξέλιξη του νέου Mirai, η Toyota δεσμεύτηκε να προχωρήσει σε καθολικές βελτιώσεις, προκειμένου να αυξήσει την απήχηση του αυτοκινήτου, τόσο με τις επιδόσεις, όσο και με την εμφάνιση και την οδική συμπεριφορά του. Η χωροταξία επίσης βελτιώθηκε σημαντικά στο νέο Mirai που βασίζεται στην αρθρωτή πλατφόρμα GA-L της Toyota.

Μία πιο αποδοτική και ισορροπημένη διάταξη του νέου συστήματος κίνησης FCEV, κυρίως με τη μετακίνηση της συστοιχίας κυψελών καυσίμου από το κάτω τμήμα της καμπίνας στο εμπρός τμήμα, αύξησε αισθητά την ευρυχωρία του πενταθέσιου μοντέλου, με τους πίσω επιβάτες να απολαμβάνουν τώρα μεγαλύτερη άνεση στην περιοχή των ποδιών.

4

Το νέο Mirai υιοθετεί πιο ελκυστικές αναλογίες: το συνολικό ύψος του έχει μειωθεί κατά 65 mm στα 1.470 mm, ενώ υπάρχει μία αύξηση 140 mm στο μεταξόνιο (2.920 mm). Με τον πίσω πρόβολο να έχει αυξηθεί κατά 85 mm, το συνολικό μήκος του οχήματος είναι τώρα 4.975 mm.

Μία αύξηση 75 mm του μετατροχίου και η χρήση μεγαλύτερων τροχών 19 και 20 ιντσών διαμορφώνουν ένα πιο χαμηλό και δυναμικό αμάξωμα και τονίζουν οπτικά το επίσης χαμηλότερο κέντρο βάρους του νέου Mirai.

Αποδίδει 182 άλογα με 300 Nm ροπής, με το πισωκίνητο Mirai να ζυγίζει 1.900 κιλά, και τα 0-100 χλμ/ώρα να τα κάνει σε 9,2 δευτερόλεπτα, έχοντας τελική ταχύτητα 175 χλμ/ώρα.

5Πλατφόρμα GA-L

Η υιοθέτηση της πλατφόρμας GA-L επέτρεψε την αναδιάταξη της τόσο συστοιχίας των κυψελών καυσίμου όσο και των εξαρτημάτων του συστήματος κίνησης με στόχο ακόμα καλύτερη χωροταξία. Το αποτέλεσμα είναι μία πιο ευρύχωρη, πενταθέσια καμπίνα καθώς και η καλύτερη ισορροπία του πλαισίου. Και το σημαντικότερο ίσως: επιτρέπει την τοποθέτηση τριών ρεζερβουάρ υδρογόνου υψηλής πίεσης, αυξάνοντας τη χωρητικότητα υδρογόνου και κατά συνέπεια την αυτονομία του οχήματος, μέχρι 30%.

Τα ρεζερβουάρ είναι τοποθετημένα σε διάταξη “T”, το μεγαλύτερο κατά τον διαμήκη άξονα και κεντρικά τοποθετημένο κάτω από το δάπεδο του οχήματος και τα δύο μικρότερα στο πλάι, κάτω από τα πίσω καθίσματα και το χώρο αποσκευών.

Μαζί, παρέχουν συνολική χωρητικότητα 5,6 κιλά υδρογόνου, αυξημένη από τα 4,6 κιλά που προσέφεραν τα δύο ρεζερβουάρ της πρώτης γενιάς του Mirai. Η θέση τους συνεισφέρει στο χαμηλότερο κέντρο βάρους του αυτοκινήτου και δεν περιορίζει το χώρο φόρτωσης.

6

Η νέα αρχιτεκτονική επιτρέπει επίσης τη μετακίνηση της νέας κυψέλης καυσίμου υδρογόνου από την τρέχουσα θέση της κάτω από το δάπεδο, στο εμπρός τμήμα, ενώ η πιο συμπαγής μπαταρία υψηλής τάσης και ο ηλεκτροκινητήρας τοποθετούνται πάνω από τον πίσω άξονα. Η διάταξη του κινητήρα έχει βελτιστοποιηθεί, με αποτέλεσμα η κατανομή βάρους για το νέο Mirai να είναι 50/50 εμπρός/πίσω.

Τα ρεζερβουάρ έχουν ισχυρότερη, πολλαπλών στρώσεων δομή και είναι ελαφρύτερα, με το υδρογόνο να αποτελεί το 6% του συνολικού βάρους καυσίμου και ρεζερβουάρ.

7Νέα συστοιχία κυψελών καυσίμου

Η νέα συστοιχία κυψελών καυσίμου της Toyota και ο μετατροπέας ενέργειας κυψελών καυσίμου (FCPC) εξελίχθηκαν ειδικά σε συνάρτηση με την πλατφόρμα GA-L. Οι σχεδιαστές κατάφεραν να συγκεντρώσουν όλα τα εξαρτήματα στο πλαίσιο κυψελών (μεταξύ των οποίων αντλίες νερού και ανακυκλοφορίας υδρογόνου, intercooler, συμπιεστές A/C και αέρα) ενώ το κάθε εξάρτημα είναι μικρότερο και ελαφρύτερο, έχοντας ταυτόχρονα βελτιωθεί ως προς την απόδοση.

Η ίδια η συστοιχία έχει γίνει μικρότερη με τη χρήση της Friction Stir Welding (Τεχνική συγκόλλησης τριβής μέσω ανάδευσης), που μειώνει το κενό μεταξύ της κυψέλης καυσίμου και του κελύφους.

Η συστοιχία κυψελών καυσίμου χρησιμοποιεί ένα στερεό πολυμερές, όπως στη πρώτη γενιά του Mirai, αλλά οι διαστάσεις της έχουν μειωθεί και περιλαμβάνει λιγότερες κυψέλες (330 αντί 370). Παρ’ όλα αυτά, θέτει νέο ρεκόρ πυκνότητας ειδικής ισχύος στα 5,4 kW/l (εξαιρουμένων των τελικών πλακών).

Επομένως, η μέγιστη ισχύς έχει αυξηθεί από 114 kW (155 άλογα) σε 128 kW (174 άλογα). Οι επιδόσεις σε χαμηλές εξωτερικές θερμοκρασίες έχουν βελτιωθεί με δυνατότητα εκκίνησης ακόμα και στους -30 βαθμούς Κελσίου. Συγκεντρώνοντας όλες τις συνδέσεις του συστήματος στο κέλυφος, χρειάζονται λιγότερα εξαρτήματα, που σημαίνει εξοικονόμηση βάρους και χώρου.

8

Η εφαρμογή καινοτομιών και η βελτίωση του κάθε εξαρτήματος έχει ως αποτέλεσμα μείωση βάρους 50% αλλά και την αύξηση της ισχύος 12%. Ανάμεσα στα νέα μέτρα είναι η νέα θέση της συστοιχίας, η μείωση του μεγέθους και του βάρους της κυψέλης με τη βελτιστοποίηση του σχήματος του διαχωριστή καναλιού αερίων και η χρήση καινοτόμων υλικών στα ηλεκτρόδια.

9

Η μονάδα ενσωματώνει επίσης το μετατροπέα Fuel Cell DC-DC Converter (FDC) και τα αρθρωτά εξαρτήματα υψηλής τάσης, πετυχαίνοντας μείωση μεγέθους 21% συγκριτικά με το τρέχον σύστημα. Το βάρος έχει μειωθεί κατά 2,9 κιλά στα 25,5 κιλά.

Η προηγμένη τεχνολογία έχει συνεισφέρει και στην εξοικονόμηση χώρου, καθώς η Toyota χρησιμοποιεί για πρώτη φορά ημιαγωγούς από καρβίδιο του πυριτίου στα τρανζίστορ της μονάδας ισχύος – Intelligent Power Model (IPM). Αυτό επιτρέπει την αύξηση της ισχύος και τη μείωση της κατανάλωση με χρήση λιγότερων τρανζίστορ, που με τη σειρά του επέτρεψε να γίνει μικρότερο το FCPC.

10

Η ίδια στρατηγική μείωσης μεγέθους και βάρους εφαρμόστηκε και σε άλλα εξαρτήματα της συστοιχίας κυψελών καυσίμου. Η εισαγωγή αέρα είναι σχεδιασμένη για μικρές απώλειες πίεσης και περιέχει ηχοαπορροφητικό υλικό ώστε ο θόρυβος από τους αεραγωγούς να μη γίνεται αντιληπτός στη καμπίνα.

Η εξάτμιση είναι κατασκευασμένη από σωλήνα ρητίνης και είναι σχεδιασμένη για να επιτρέπει την απορροή μεγάλης ποσότητας αέρα και νερού. Ένα μεγαλύτερο σιλανσιέ συνεισφέρει στην απουσία θορύβων στην καμπίνα. Όλο το σύστημα εισαγωγής αέρα είναι σχεδόν 30% μικρότερο από το προηγούμενο Mirai και ελαφρύτερο κατά 34,4%.

11Μπαταρία ιόντων λιθίου

Το νέο Mirai εφοδιάζεται με μπαταρία ιόντων λιθίου υψηλής τάσης που αντικαθιστά τη μονάδα υδριδίου νικελίου μετάλλου (NiMH) του τρέχοντος μοντέλου. Αν και μικρότερη σε μέγεθος, έχει πολύ υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα, αποδίδοντας υψηλότερη ισχύ, ενώ είναι πολύ πιο φιλική στο περιβάλλον.

Μέσω 84 κυψελών προσφέρει ονομαστική τάση 310,8 volt αντί για 244,8, και χωρητικότητα 6,5 Ah αντί για 4,0 Ah. Το συνολικό βάρος έχει μειωθεί από τα 46,9 σε 44,6 κιλά. Η ισχύς έχει βελτιωθεί από 25,5 kW x 10sec σε 31,5 kW x 10 sec.

12

Οι μικρότερες διαστάσεις της μπαταρίας επέτρεψαν την τοποθέτησή της πίσω από τα πίσω καθίσματα, αποφεύγοντας τη διείσδυση στο χώρο αποσκευών. Επίσης έχει σχεδιαστεί ένα βελτιστοποιημένο κύκλωμα αερόψυξης με διακριτικές εισαγωγές στα άκρα κάθε πίσω καθίσματος.

13Δυναμικές επιδόσεις

Η υιοθέτηση της πλατφόρμας GA-L για το νέο Mirai προσφέρει στο αυτοκίνητο θεμελιώδη πλεονεκτήματα, όπως χαμηλότερο κέντρο βάρους, βελτιωμένα αδρανειακά χαρακτηριστικά και πολύ αυξημένη ακαμψία αμαξώματος, τα οποία συμβάλλουν στην επίτευξη εξαιρετικά δυναμικών επιδόσεων.

Με τη μεταφορά της συστοιχίας της κυψέλης καυσίμου από την υποδαπέδια θέση της στο εμπρός τμήμα και με την τοποθέτηση της μπαταρίας και του ηλεκτροκινητήρα στο πίσω τμήμα, έχει επιτευχθεί μία ισορροπημένη κατανομή βάρους 50/50 εμπρός/πίσω, που παραπέμπει σε ευστάθεια αυτοκινήτου με κινητήρα τοποθετημένο μπροστά.

14

Η ακαμψία του αμαξώματος έχει αυξηθεί με στρατηγικές ενισχύσεις, την ευρύτερη χρήση δομικής κόλλας και την εκτεταμένη χρήση της τεχνικής συγκόλλησης (Laser Screw Welding).

Η νέα πλατφόρμα φέρει επίσης νέα εμπρός και πίσω ανάρτηση πολλαπλών συνδέσμων, στη θέση της προηγούμενης εμπρός ανάρτησης με γόνατα MacPherson και του πίσω ημιάκαμπτου άξονα.

15

Αυτή η διάταξη παρέχει υψηλό επίπεδο ευστάθειας, ικανότητας ελέγχου και οδηγικής άνεσης. Επίσης χρησιμοποιούνται μεγαλύτερης διατομής αντιστρεπτικές δοκοί, ενώ η θέση των πάνω και κάτω σφαιρικών συνδέσμων έχει βελτιωθεί όπως και η συνολική ακαμψία της ανάρτησης, προσδίδοντας ταχύτερη απόκριση και σταθερότητα.

16

Περαιτέρω οφέλη επιτυγχάνονται από τη χρήση μεγαλύτερων τροχών και ελαστικών στο νέο Mirai. Οι τροχοί 19 και 20 ιντσών φοράνε ελαστικά 235/55 R19 και 245/45 R20 αντίστοιχα, με χαμηλή αντίσταση κύλισης και πιο αθόρυβη λειτουργία, συνεισφέροντας στη μείωση της κατανάλωσης, στη βελτίωση της οδικής συμπεριφοράς και της ευστάθειας και στον μείωση της μεταφοράς θορύβου στην καμπίνας. Η χρήση ζαντών και ελαστικών μεγαλύτερης διαμέτρου εξασφάλισε τις προϋποθέσεις χώρου για την εγκατάσταση τριών ρεζερβουάρ υδρογόνου.

Η βελτιωμένη αεροδυναμική του αυτοκινήτου, με χαμηλότερη γραμμή οροφής, η πλήρης προστατευτική ποδιά πατώματος και ο χαμηλότερος συντελεστής οπισθέλκουσας, συμβάλουν σημαντικά στη βελτιωμένη οδική συμπεριφορά, ευστάθεια και αυτονομία.

17

Όπως στο εξωτερικό, έτσι και στο εσωτερικό συναντάμε νέο σχεδιασμό, με υψηλής ποιότητας υλικά. Υπάρχει ψηφιακός πίνακας οργάνων, μεγάλη οθόνη αφής 12,3″ , κλιματιζόμενα καθίσματα, JBL ηχοσύστημα με 14 ηχεία και σύστημα ασύρματης φόρτισης smartphones. Σε αντίθεση με την προηγούμενη γενιά που είναι τετραθέσια, το νέο Mirai θα μπορεί να μεταφέρει έως και πέντε επιβάτες στο εσωτερικό του.

Το νέο Mirai ανταμείβει και με την οδηγική συμπεριφορά του. Η πρόσθετη ισχύς που παράγεται από τη νέα συστοιχία κυψελών καυσίμου και τη μπαταρία αξιοποιείται για ομαλή εκκίνηση και γραμμική επιτάχυνση που εναρμονίζεται με τις εντολές του οδηγού στο πεντάλ του γκαζιού.

Η οδήγηση στον αυτοκινητόδρομο είναι ξεκούραστη και άνετη με εξαιρετική απόκριση σε όλες τις ταχύτητες. Σε δρόμους με στροφές ή στον ανοιχτό δρόμο, οι μειωμένες κλίσεις αμαξώματος του Mirai συνδυάζονται με καλή επιτάχυνση κατά την έξοδο από τις στροφές.

18Καθαρισμός του ατμοσφαιρικού αέρα κατά τη διάρκεια της οδήγησης

Το περιβαλλοντικό όφελος από την οδήγηση του Toyota Mirai δεν περιορίζεται στους μηδενικούς ρύπους, αλλά φτάνει στους “αρνητικούς ρύπους”, μιας και το αυτοκίνητο καθαρίζει αποτελεσματικά τον ατμοσφαιρικό αέρα ενώ κινείται.

19

Πρόκειται για μια καινοτομία της Toyota, και αφορά την ενσωμάτωση ενός καταλυτικού φίλτρου στην εισαγωγή αέρα. Καθώς ο αέρας εισέρχεται στο όχημα για να διοχετευθεί στην κυψέλη καυσίμου, ένα ηλεκτρικό φορτίο στο ύφασμα του φίλτρου αέρα συγκρατεί τα μικροσκοπικά σωματίδια των ρύπων, όπως διοξείδιο του θείου (SO2), οξείδια του αζώτου (NOx) και μικροσωματίδια PM 2.5. Το σύστημα είναι αποτελεσματικό, απομακρύνοντας το 90–100% των σωματιδίων διαμέτρου 0–2,5PM από τον αέρα που τροφοδοτείται στο σύστημα κυψελών καυσίμου.

20Στόχος, η δεκαπλάσια αύξηση των πωλήσεων

Με το λανσάρισμα του νέου Mirai η Toyota στοχεύει σε περαιτέρω διείσδυση στην αγορά με 10πλάσια αύξηση του όγκου πωλήσεων σε σχέση με τη προηγουμενη γενιά, η οποία σημείωσε περίπου 11.000 πωλήσεις. Σε αυτό θα βοηθήσουν οι ισχυρότερες επιδόσεις και η μεγαλύτερη απήχηση του μοντέλου στους πελάτες, και πρωτίστως η τιμή του που έχει μειωθεί κατά 20% περίπου.

21

Στην αύξηση των πωλήσεων θα συμβάλει και η αύξηση των υποδομών και των αριθμών των πρατηρίων ανεφοδιασμού υδρογόνου, αλλά και το γεγονός πως οι κυβερνήσεις και οι τοπικοί φορείς εισάγουν νέα κίνητρα και κανονισμούς για πιο καθαρή μετακίνηση.