Toyota Mirai. Druga generacja ma lepiej jeździć i oczyszczać powietrze

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.

Architektura TNGA 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.

Wysokość auta 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 i sportowo.

Toyota Mirai i platforma GA-L

Platforma GA-L umożliwiła takie rozłożenie elementów napędu, aby uzyskać jak najwięcej miejsca we wnętrzu. W efekcie nowy Mirai ma przestronną, 5-osobową kabinę i lepiej wyważone podwozie. Największą korzyścią jest jednak wygospodarowanie miejsca na trzeci zbiornik wodoru, co przyczyniło się do zwiększenia zasięgu auta.

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.

Architektura TNGA umożliwiła przesunięcie zestawu ogniw paliwowych z dotychczasowego miejsca pod podłogą kabiny do przedniej części samochodu pod maską. Bardziej kompaktowa bateria trakcyjna oraz silnik elektryczny umieszczono nad tylną osią. Rozmieszczenie tych elementów zoptymalizowano w taki sposób, by uzyskać rozłożenie masy między przodem i tyłem w proporcji 50:50.

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

Toyota Mirai. Nowy zestaw ogniw paliwowych

Zestaw ogniw paliwowych Toyoty do nowego Mirai 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 128 kW. Było to możliwe dzięki większej gęstości mocy, która wzrosła z 3,1 kW/l do 5,4 kW/l (z wyjątkiem krańcowych ogniw). 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.

Innowacje i udoskonalenia każdego komponentu układu napędowego zaowocowały redukcją jego masy o 50% przy zwiększeniu mocy o 12%. Przeniesiono kolektor, zmniejszono rozmiar i wagę ogniw, zoptymalizowano kształt separatora kanału gazowego i zastosowano innowacyjne materiały w elektrodach.

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.

Dążenie do ograniczenia masy i wymiarów wpłynęło także na konstrukcję innych elementów zestawu ogniw paliwowych. Wlot powietrza został zaprojektowany z myślą o niskich stratach ciśnienia i zawiera materiał dźwiękochłonny, dzięki czemu hałas wlotów powietrza nie dociera do kabiny. W układzie wydechowym zastosowano rurę z żywicy i zaprojektowano go tak, aby umożliwić odprowadzanie dużej ilości powietrza i wedy. Tłumik o większej pojemności przyczynia się do wyciszenia kabiny. System poboru powietrza jest o prawie 30% mniejszy niż w obecnym Mirai i waży o ponad jedną trzecią (34,4%) mniej.

Toyota Mirai. Bateria litowo-jonowa

Nowy Mirai jest wyposażony w wysokonapięciowy akumulator litowo-jonowy, który zastąpił baterię niklowo-wodorkową. Nowa bateria jest mniejsza, bardziej energooszczędna i wydajna oraz bardziej ekologiczna. 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.

Toyota Mirai. Dynamika i osiągi

Platforma GA-L sprawia, że nowy Mirai ma niżej położony środek ciężkości, lepszą charakterystykę bezwładności i znacznie sztywniejsze nadwozie, dlatego samochód prowadzi się pewniej i stabilniej. Sztywność nadwozia została zwiększona przez strategiczne rozłożenie usztywnień i wzmocnień, szersze zastosowanie klejenia karoserii oraz laserowe spawanie śrubowe.

Przeniesienie zestawu ogniw paliwowych spod kabiny pod maskę, a baterii i silnika elektrycznego nad tylną oś umożliwiło rozłożenie masy samochodu między przodem i tyłem w proporcji 50:50, co zwiększyło stabilność auta do poziomu znanego z samochodów spalinowych z silnikiem z przodu.

Nowa platforma otrzymała także zawieszenie wielowahaczowe z przodu i z tyłu, zamiast kolumn MacPhersona z przodu i belki skrętnej z tyłu, zastosowanych w poprzednim modelu. Taka konfiguracja zapewnia wysoką stabilność i komfort jazdy oraz precyzję prowadzenia. W zawieszeniu nowego Mirai zastosowano grubsze stabilizatory, zoptymalizowano położenie górnego i dolnego łożyska kulkowego oraz zwiększono sztywność zawieszenia, co przełożyło się na szybsze reakcje na ruchy kierownicy oraz przyczyniło się do większej stabilności.

Dalsze korzyści płyną z zastosowania większych kół i opon. Do wyboru są koła 19- i 20-calowe, wyposażone odpowiednio w opony 235/55 R19 i 245/45 R20 o niskim oporze toczenia i cichej pracy. Opony te przyczyniają się do zmniejszenia zużycia paliwa, poprawy jakości prowadzenia i stabilności oraz jeszcze bardziej ograniczają poziom hałasu w kabinie. Korzystanie z kół i opon o większej średnicy pomogło wygospodarować miejsce dla trzech zbiorników wodoru.

Lepsza aerodynamika samochodu, uzyskana poprzez niższą linię dachu, pełną osłonę podwozia i niższy współczynnik oporu powietrza, również odgrywa rolę w podniesieniu jakości prowadzenia i stabilności oraz w zwiększeniu zasięgu auta.

Przyjemniejsze odczucia podczas jazdy to efekt zastosowania mocniejszych ogniw paliwowych i baterii, które umożliwiają jeszcze bardziej płynne, liniowe ruszanie i przyspieszanie. Auto porusza się spokojnie i błyskawicznie reaguje na gaz przy każdej prędkości – również na autostradzie. Podczas jazdy po krętych drogach Mirai porusza się stabilnie i dynamicznie przyspiesza na wyjściu z zakrętu.

Toyota Mirai. Oczyszczanie powietrza podczas jazdy

Mirai nie tylko nie emituje żadnych spalin, ale oczyszcza powietrze podczas jazdy, zgodnie ze dewizą Toyoty „beyond zero emissions”. Nowy model 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 mikonu z powietrza przelatującego przez system ogniw paliwowych.

Toyota Mirai. Planowany 10-krotny wzrost sprzedaży

Wraz z wprowadzeniem na rynek nowego modelu Toyota planuje dziesięciokrotnie zwiększyć sprzedaż Mirai. Marka przewiduje, że wzrost jego popularności będzie wynikiem większych możliwości produkcyjnych, a także atrakcyjności samochodu dla klientów, opierającej się na wysublimowanej stylistyce, bardzo dobrych osiągach, większej przyjemności z jazdy i obniżonej o około 20% cenie.

Posiadanie wodorowego samochodu będzie coraz bardziej praktyczne w miarę rozwoju potrzebnej infrastruktury i rosnącej liczby stacji tankowania wodoru. Wzrostowi sprzedaży sprzyjają także zachęty i ulgi wprowadzane przez kolejne władze publiczne, służące wspieraniu bezemisyjnego transportu.

Zobacz także: Dwa modele Fiata w nowej odsłonie