【每周E車】豐田新能源的氫能之路 一文了解豐田Mirai

我們把目光轉(zhuǎn)回國內(nèi),得益于國家政策的扶持,國內(nèi)電動新能源車的保有量大增,但在這個快速增長的背后,也隱藏著電池報廢后巨大的污染和純電動車電池的不穩(wěn)定等因素,氫燃料會有相同問題嗎?在以下的篇幅里新能君帶大家踏進氫燃料世界,我們就從豐田Mirai的成長之路開始說起吧!
開始講歷史之前,我們先來簡單的聊聊什么是燃料電池,該電池是一種將燃料與氧化劑發(fā)生化學反應后,將化學能轉(zhuǎn)換成為電能的發(fā)電裝置,而氫燃料電池就是以氫氣為燃料,氧氣為氧化劑,發(fā)生化學反應后不僅能生成電能,反應物也是最為普遍的水,對環(huán)境極其友好。
來自未來
“Mirai”這個詞是源自日本字“みらい”的羅馬音,中文大意為“未來”,其實在Mirai誕生之前很長的一段時間里,豐田就著手開始研發(fā)氫燃料汽車,早在1992年豐田已經(jīng)完成了氫燃料電池和高壓氫儲罐的開發(fā),并制定了FCV ( Fuel Cell Vehicle )研發(fā)計劃,自家最新的HybridSynergyDrive技術也被應用于燃料電池汽車開發(fā)中,用燃料電池去代替汽油引擎的傳奇由此開始。
(1996年FCEV1亮相日本大阪)
1996年豐田展示了其首款由RAV4改造而來的燃料電池電動汽車FCEV1,該車采用了10KW的質(zhì)子交換膜燃料電池和金屬儲氫裝置,最大續(xù)航里程達到了250KM,并在大阪街頭完成了首秀,就從那時起,豐田每年都在改進燃料電池技術并擴展其性能,以提高性能驅(qū)動范圍和商業(yè)可行性。
(由于年代久遠,沒辦法找到FCHV2的照片,我們拿98款RAV4 EV的照片作為示意圖)
一年以后,依舊出自RAV4的第二款燃料電池車型FCHV2登臺亮相,在經(jīng)過多項優(yōu)化后電池容量被加大至25KW,使其續(xù)航里程的提升幾乎翻倍,達到了500km。同年,豐田開始與美國加利福尼亞大學展開合作,向其包括燃料電池技術研究的“先進交通系統(tǒng)”項目提供資金支持。
2001年3月,第三款FCHV-3燃料電池車款車型面世,相比之前的小修小改這次更新的幅度不亞于大換代,改造車型也變?yōu)槌叽绺蟮臐h蘭達,車內(nèi)還植入了當紅普銳斯的鎳氫電池組,作為輔助電源使用,電池容量由原來的25KW加大至90KW,儲氫裝置依然采用了金屬儲氫。
在FCHV-3的發(fā)布僅三個月后,豐田再一次向眾人展示了它最新的研發(fā)成果FCHV-4,相比于上一代車款,改進版的FCHV-4最大的亮點在于改用了高壓儲氫罐的方式儲氫,F(xiàn)CHV-4全車共計采用4個體積可達到34L的25mpa(25個大氣壓)高壓氣罐,改用了高壓儲氫罐的好處在于能讓系統(tǒng)重量大幅度減輕,2003年豐田以租賃的方式把FCHV-4 推出市場,還得到了日本政府的認證。
在短短的五年時間里,豐田已經(jīng)累計發(fā)布了五款氫燃汽車,第五代FCHV-5雖然外觀方面和早期車款相比并沒有明顯變化,但其使用的CHF(車載清潔碳氫燃料)再一次把氫能源的門檻降低,因為CHF可以使用原油、天然氣、煤炭等原料制作而來,所以這也讓FCHV-5可以在沒有氫供應的環(huán)境下使用,據(jù)稱豐田工程師曾經(jīng)還駕駛過一臺裝載滿一箱燃料的FCHV從大阪出發(fā)到東京,全程560km的路程并打開了空調(diào)。
在經(jīng)歷了幾次連續(xù)的改款后,性能趨于穩(wěn)定的FCHV直至2008年推出了FCHV-adv才迎來了升級,搭載豐田第二代燃料電池的了FCHV-adv,最大的亮點在于續(xù)航里程的大幅提升,行駛里程達到了760公里以上,4個儲氫罐升級到了70mpa,F(xiàn)CHV-adv的推出也為Mirai的面世做好了鋪墊。
但基于燃油車改造是很難達到理想中的效果,何況還是結構更為復雜的氫燃料電動車,并不利于內(nèi)部布局和有針對性的優(yōu)化,所以重新打就一款氫燃料汽車還是很有必要的。
切頭切尾專為氫燃料而生的Mirai最早在2011年的東京車展上以FCV-R Concept概念車的身份亮相,經(jīng)歷了近二十年的不斷發(fā)展,嚴格來說豐田的氫燃料之路已經(jīng)走到了第六代,在擁有穩(wěn)定的質(zhì)量的同時,與傳統(tǒng)的純電動車相比,氫燃料電動車無論是續(xù)航里程和使用便利性都有相當大的優(yōu)勢,而且對環(huán)境無污染,排出的只有水,翻看當時公布的資料顯示,F(xiàn)CV-R預計會采用100KW的燃料電池堆,儲氫罐安放的位置也更加合理,設計續(xù)航里程為700公里。
兩年后的2013年發(fā)布的FCV Concept可以理解成mirai的最后“定妝”預告版。豐田FCV三圍為4870mm,1810mm,1535mm,軸距為2780mm,官方并承諾將會在2015年前后現(xiàn)實產(chǎn)量并推出市場,經(jīng)調(diào)整后的FCV Concept更具動感氣息,無論是外形還是內(nèi)飾其實都已經(jīng)無限接近即將投入生產(chǎn)的產(chǎn)量版,電堆功率依舊為100KW,但功率密度達到了幾乎是FCV-ADV的兩倍的3.0KW/L,并攜帶了兩個位于專門設計的車身下方的高壓(70mpa)儲氫罐,使行駛里程達到300英里(500公里)左右,加氫時間約為3分鐘,大致與主流的汽油或柴油車相同。
2014年上市的量產(chǎn)版Mirai在外觀方面和預告版的FCV Concept并沒有太多出入,并不顯大的Mirai實際尺寸達到了4890mm×1815mm×1535mm,外觀三圍和市面上的中型車相當,由三個大尺寸進氣格柵加一對細長LED大燈勾勒出前臉造型帶有幾分兇狠。
A、B、C柱和車頂都做了作黑處理,營造出懸浮車頂?shù)男Ч哐€由前往后貫穿,后翼子凸起的肌肉線條組成了雙腰的效果,尾部采用分體式LED尾燈設計。
內(nèi)飾在設計上主打科技感,雙拼色的搭配也很符合年輕人的胃口,配置也是不錯的,全自動恒溫空調(diào)、定速巡航、車道偏離輔助、預碰撞系統(tǒng)等等一應俱全,儀表盤被中控臺頂端的4.2寸多功能顯示器所代替,而下方的變速器的使用方法和一般的自動擋無異。
在動力方面,豐田Mirai搭載了一臺最大功率為113KW/335N.m的電動機,強橫的扭力可讓它在10秒左右完成百公里加速,能量密度定格在3.1KW/L的燃料電池被安裝至前排座椅下方,最大續(xù)航里程約為483km,在電池內(nèi)氫氣和氧氣發(fā)生反而產(chǎn)生電。
而在后排座椅下方和后備箱分別布置了60和62.4升由碳纖維和凱拉夫混合制造而成的儲氫罐,儲氫系統(tǒng)最大可承受70mpa的壓力,為了保證安全,豐田還用真槍實彈進行過射擊測試,0.50口徑以下的狙擊槍都無法對其構成威脅,儲能電池位于后排座椅的后方,它的作用就是把燃料電池產(chǎn)生剩余的電能以及制動回收的動能儲存起來,為了更方便理解,請看下圖:
1、首先氧氣從前進氣格柵進入并到達燃料電池內(nèi)與氫氣發(fā)生反應。
2、儲氫罐中的氫氣進入燃料電池與氧氣反應。
3、氫氣和氧氣在燃料電池中發(fā)生化學反應并生成水和電能。
4、生成的電能將供給電動機用電。
5、電機使用燃料電池里面生成的電力推動汽車。
6、最后排出的唯一的僅僅是燃料電池堆產(chǎn)生的水,完全做到了二氧化碳等污染物的零排放。
在燃料加注方面,Mirai的加注口的位置和傳統(tǒng)汽車的加油口保持一致,車內(nèi)兩個共122.4升氣罐加滿大概需要3~5分鐘之間,只比添加燃油略多一點時間而已,但和純電動車哪漫長的充電時間相比優(yōu)勢不言而喻。
2015年1月,日本首相安倍晉三成為Mirai的第一位車主,安倍試駕后并表示Mirai很舒適并且很安靜、啟動很快,并考慮引進該車作為政府車輛使用。
(在英國,豐田Mirai還被用作警車)
Mirai除了在日本本土銷售以外,還分別在2015年和2016年登陸美國和歐洲市場,當下年產(chǎn)能為3000輛左右。
Toyota Mirai
Mirai的歷史就先講到這里,新能君在這里也該做總結了,放眼全球各國的新能源代表作,Mirai無論是整車對環(huán)保的友好程度、性能表現(xiàn)、使用便利性還是性價比(在本土售價折合人民幣不足40萬)都是新能源車圈里標桿般的存在,至于何時才引入國內(nèi),我們會繼續(xù)保持關注,各位讀者如果你們有想了解的車型的歷史可以通過留言告訴我們哦!
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