在燃料电池汽车的开发和推广方面,丰田投入较大。作为世界上第一款量产的燃料电池汽车,丰田的第一代Miria于2014年正式推出,自推出以来,其销量超过10000台。而第二代Mirai在第一代的基础上,在造型、动力性、操控性及安全性等多方面均进行了升级和优化。
图1 丰田第二代Mirai图示
1. 燃料电池系统(TFCS)
丰田第二代Mirai搭载的燃料电池系统在第一代的基础上进行了大幅改进和优化,在轻量化、布置紧凑性、集成度等各方面均做了明显提升和改善。
图2 丰田第二代Mirai燃料电池系统布局
丰田第二代Mirai燃料电池系统的性能参数如表1所示。
表1 丰田第二代Mirai燃料电池系统的主要性能参数
第二代Mirai与第一代的Mirai燃料电池系统部件布局的差异如图3所示。
图3 第一代和第二代Mirai燃料电池系统部件布局
二者的差异主要体现在储氢罐和燃料电池堆的布置方面。
1.1 储氢罐
在储氢罐方面,第二代Mirai储氢罐数量由第一代的2个变为3个,3个高压储氢罐呈“T”字形布置,增大了后排乘客的腿部空间,最重要的是,将储氢量由第一代的4.6kg增加至5.6kg,提升了车辆的续航里程。
1.2 燃料电池堆
缩减了燃料电池堆的尺寸,第一代Mirai将燃料电池堆布置在了的前排座椅下方,第二代Mirai将其移动到了引擎盖的下方。
2. 第二代Mirai整车参数及造型
图4 第二代Mirai的整车参数
图5 第二代Mirai的车身造型
图6 第二代Mirai的车身造型
图7 第二代Mirai的车身造型
3. 整车性能
3.1 动力性
与纯电动汽车相同,燃料电池汽车具有动力响应快、线性加速的特点,同时能够做到低振动、低噪音,给驾驶员带来自然愉悦的驾驶体验。丰田第二代Mirai通过动力总成部件的合理布置进而实现前后轴荷50:50的分配,增强车辆的操控性能。
同时第二代Mirai尾部采用环形结构,以增强车身尾部的抗扭刚度。
图8 车身尾部环形结构
3.2 振动噪声
由于没有传统内燃机,在传统汽车中几乎听不见的噪声在燃料电池汽车上就会显得较为明显。除了风噪和路噪外,通过从噪声源降低噪音,改进部件安装结构以降低噪音传播强度,从而降低燃料电池系统组件的运行噪音以及电机工作时发出的噪音。
图9 降低车辆运行时的噪音
3.3 提升续航里程
续航里程短一直是电动车的痛点问题,对于燃料电池汽车来说,增加续航里程的关键措施是增加储氢罐的储氢能力,以及降低行驶阻力。
在提升续航里程方面,第二代Mirai采取了以下措施:
储氢罐数量由第一代的两个变为三个,储氢质量由第一代的4.6kg增加5.6kg;
将三个储氢罐呈“T”形布置并安装在车辆底板下方,降低车身高度;
采用完整的车身底板,平滑通过车辆下方的气流;
在不牺牲车辆造型的前提下为冷却系统散热提供足够的进气量;
选用低滚动阻力的轮胎,实现制动距离、道路噪音、操控性和乘坐舒适性之间
的最佳平衡。
图10 降低行驶阻力的措施
除此之外,纯电动汽车没有热源,加热时需要消耗大量能量,从而对续航里程造成较大的不利影响,而燃料电池汽车则可以在供暖系统中有效利用燃料电池发电过程中产生的热量。
3.4 耐撞性
燃料电池的安全性一直是业内关注的焦点,第二代Mirai在开发的时候也着重考虑了这一问题。第二代Mirai的燃料电池系统布局与第一代完全不同,将高压电机和三个高压储氢罐均安装在底板下方,以增强碰撞后的安全性。
3.5 其它
第二代Mirai还为乘员提供尽可能高的高压保护,以及出色的防氢气泄露防护功能。同时,第二代Mirai还装载了丰田最先进的辅助驾驶系统,可根据驾驶员的感知进行操作,通过驾驶员与车辆之间的相互交互实现更安全、更舒适的驾驶体验。
燃料电池汽车是实现能源变革,步入氢能源社会的重要终端应用。除了燃料电池汽车本身所具有的环境友好型特性之外,第二代Mirai在燃料电池汽车作为“汽车”的属性方面做了很多改进和升级,从造型、动力性、操控性、安全性、乘坐舒适性以及续航里程等多方面提升Mirai这款车型的吸引力。