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新能源的最终解?零污染的丰田Mirai了解一下

11-12-2019 20:28| 发布者: liuxianglong| 查看: 38| 评论: 0|来自: 知行动力

摘要:当提及新能源汽车时,很多人第一反应会想到纯电动车或者插电混动车。然而在当今的新能源汽车大家庭里

当提及新能源汽车时,很多人第一反应会想到纯电动车或者插电混动车。然而在当今的新能源汽车大家庭里,号称“零污染、可再生、续航长”的氢燃料电池车也是不可忽视的一员。

随着丰田首款氢燃料电池车Mirai在2014年的成功上市,似乎向大家暗示着氢燃料电池车也是未来可行的选择之一,紧接着本田Clarity的面世,它用3分钟的加氢时间和750km的续航里程再次证明氢能源的可行性。

我们把目光转回国内,得益于国家政策的扶持,国内新能源车的保有量大增。但在这个快速增长的背后,也隐藏着电池报废后的巨大污染和电池安全系数的不稳定等因素。那么氢燃料会存在相同问题吗?丰田为何矢志不渝地发展氢燃料电池车呢?我们从丰田Mirai的成长之路开始说起吧!

来自未来

“Mirai”这个词是源自日本字“みらい”的罗马音,中文大意为“未来”。其实在Mirai诞生之前很长的一段时间里,丰田已经着手开始研发氢燃料汽车。早在1992年,丰田已经完成了氢燃料电池和高压氢储罐的开发,并制定了FCV ( Fuel Cell Vehicle )研发计划。而自家最新的HybridSynergyDrive技术也被应用于燃料电池汽车开发中,用燃料电池去代替汽油引擎的传奇由此开始。

▲1996年FCEV1亮相日本大阪

1996年丰田展示了其首款由RAV4改造而来的燃料电池车FCEV1,该车采用了10KW的质子交换膜燃料电池和金属储氢装置,最大续航里程达到了250KM,并在大阪街头完成了首秀。从那时开始,丰田每年都会花费颇多精力去改进燃料电池技术,以提高整车的性能和商业可行性。

▲由于年代久远,没办法找到FCEV2的照片, 我们拿98款RAV4 EV的照片作为示意图

一年以后,依旧基于RAV4打造的的第二款燃料电池车FCHV2登台亮相。在经过多项优化后,其电池容量被加大至25KW,使续航里程得到翻倍的提升,达到了500km。同年,丰田开始与美国加利福尼亚大学展开合作,向其包括燃料电池技术研究的“先进交通系统”项目提供资金支持。

2001年3月,第三款FCHV-3燃料电池车款车型面世。相比之前的小修小改而言,这次更新的幅度不亚于大换代,改造车型也基于尺寸更大的汉兰达。而且车内还植入了当红普锐斯的镍氢电池组作为辅助电源使用,电池容量由原来的25kW加大至90kW,储氢装置依然采用了金属储氢罐。

在FCHV-3的发布仅三个月后,丰田再一次向众人展示了它最新的研发成果FCHV-4。相比于上一代车款,FCHV-4最大的亮点在于改用了高压储氢罐的方式储氢,同时全车共计采用4个体积可达到34L的25mpa(25个大气压)高压气罐。改用了高压储氢罐的好处在于能大幅减轻氢燃料电池系统的重量。其后2003年丰田以租赁的方式把FCHV-4推出市场,还得到了日本政府的认证。

在短短的五年时间里,丰田已经累计发布了五款氢燃料电池车。虽然第五代FCHV-5的外观设计和早期车款相比并没有明显变化,但其使用的CHF(车载清洁碳氢燃料)再一次把氢能源的门槛降低。

因为CHF可以使用原油、天然气、煤炭等原料制作而来,所以这也让FCHV-5可以在没有氢供应的环境下使用。据称丰田工程师曾经还驾驶过一台装载满一箱氢燃料的FCHV从大阪出发到东京,全程以打开空调的方式共行驶了560km。

在经历了几次连续的改款后,直至2008年丰田推出了FCHV-adv以后,才让性能已趋于稳定的FCHV车系迎来新的升级。FCHV-adv的最大亮点在于搭载了丰田第二代燃料电池,使其续航里程得到大幅提升,行驶里程达到了760km以上。而4个储氢罐可存储高达70 MPa的高压压缩氢气,并将其供入燃料堆中。某种程度而言,CHV-adv的推出也为Mirai的面世做好了铺垫。

但对于结构更为复杂的氢燃料电池车来说,燃油车的底盘架构其实并不利于储氢罐以及燃料电池的摆放布局,因此重新打就一款氢燃料汽车还是很有必要的。

传奇的开端:第一代Mira

彻底为氢燃料而生的Mirai最早是以FCV-R Concept概念车的身份在2011年的东京车展上亮相。严格来说,经历了近二十年的不断发展,丰田的氢燃料电池车已经走到了第六代,其质量与可靠性已经越发完善。

与传统的纯电动车相比,氢燃料电池车无论是续航里程或是使用便利性上都有相当大的优势,而且唯一的排放物仅有水而已,对环境堪称0污染。根据当时公布的资料显示,FCV-R预计会采用100KW的燃料电池堆,储氢罐安放的位置也更加合理,设计续航里程为700km。

两年后,我们可以把2013年发布的FCV Concept理解成mirai的最后“定妆”预告版。FCV Concept有着4870/1810/1535mm的车身尺寸以及2780mm的轴距,丰田方面承诺将会在2015年前后实现量产并推出市场。

其实FCV Concept无论是外形设计还是内饰布局都已经无限接近即将投放市场的量产版,其燃料电池系统的输出功率密度为3.0kW/L,足足是FCHV-adv的两倍之多,而电机也有着超过100kW的功率输出。另外,FCV Concept携带了两个放置于车身下方的高压(70MPa)储氢罐,使其行驶里程达到300英里(500km)左右,加氢时间约为3分钟,大致与主流的汽油或柴油车相同。

最终于2014年上市的量产版Mirai确实在外观方面与FCV Concept并没有太多出入,由三个大尺寸进气格栅加一对细长LED大灯勾勒出的前脸造型带有几分凶狠的感觉。虽然Mirai看起来不显大,但4890/1815/1535mm的车身尺寸已经和中型车不相伯仲了。

车身侧面,Mirai的A、B、C柱和车顶都做了熏黑处理,营造出悬浮车顶的效果,而尾部采用分体式LED尾灯设计,整车看起来显得非常前卫。

内饰设计以营造科技感为主,双拼色的搭配也很符合年轻人的胃口,配置也是向中高端车看齐,例如全自动恒温空调、定速巡航、车道偏离辅助、预碰撞系统等等一应俱全。其中仪表盘被中控台顶端的多功能显示屏所代替,而下方换挡杆的使用方法和一般的自动挡车型无异。

动力方面,Mirai搭载了一台最大功率为113KW/335N.m的电动机,强横的扭力可让它在10秒左右完成百公里加速,能量密度定格在3.1KW/L的燃料电池被安装至前排座椅下方,最大续航里程约为483km,在电池内氢气和氧气发生反应,从而产生电力。

而在后排座椅下方和后备箱分别布置两个由碳纤维和凯拉夫材料混合制造而成的储氢罐,容积分别为60L和62.4L,储氢系统最大可承受70mpa的压力。为了保证安全,丰田还用真枪实弹进行过射击测试,0.50口径以下的狙击枪都无法击穿储氢罐。

而储能电池位于后排座椅的后方,它的作用就是把燃料电池产生剩余的电能以及制动回收的动能储存起来,为了更方便理解,请看下图:

1、首先氧气从前进气格栅进入并到达燃料电池内与氢气发生反应。

2、储氢罐中的氢气进入燃料电池与氧气反应。

3、氢气和氧气在燃料电池中发生化学反应并生成水和电能。

4、生成的电能将供给电动机用电。

5、电机使用燃料电池里面生成的电力推动汽车。

6、最后排出的唯一的仅仅是燃料电池堆产生的水,实现了杜绝二氧化碳等污染物的零排放。

在氢气加注方面,Mirai加注口的位置和传统汽车的加油口保持一致。车内两个共122.4升气罐加满大概需要3-5分钟之间,仅比添加燃油略多一点时间而已。但至少和纯电动车那漫长的充电时间相比,Mirai优势不言而喻。

2015年1月,日本首相安倍晋三成为Mirai的第一位车主。安倍试驾后并表示Mirai很舒适并且很安静、启动很快,并考虑引进该车作为政府车辆使用。

▲在英国,丰田Mirai还被用作警车

Mirai除了在日本本土销售以外,还分别在2015年和2016年登陆美国和欧洲市场,当时的年产量为3000辆左右。

目前Mirai已经在全世界销售了约10000台,基于初代的成功以及对于氢燃料电池车美好未来的深信不疑,丰田并没有停止开发第二代Mirai的脚步。就在上月的东京车展上,改头换面的第二代Mirai Concept概念车正式亮相。尽管Mirai尚未有任何引入国内的计划,但考虑到国内充氢站数量正在不断增加,说不定日后还真有见到Mirai在国内出现的机会呢。下面先跟随知行君一起去了解一下第二代Mirai Concept概念车。

第二代Mirai:改头换面变身后驱豪车

相信不少朋友第一次看到初代Mirai的时候,可能大多都接受不了其过于前卫的外观造型,而基于丰田TNGA后驱平台所打造全新的第二代Mirai明显要顺眼得多。新车抛弃了第一代有点怪异的前脸设计,并首次采用了低矮的轿跑车身造型,整车变得更长更宽更低,甚至有几分自家“雷车”的既视感。

从侧面看上去,第二代Mirai低矮的车身造型既优雅又不失时尚。20英寸多辐轮圈也很好地映衬了新车的运动风格。应用在车身上的蓝色车漆也使用了名为“ Force Blue Multiple Layers”的多层涂漆工艺,进一步提升了漆面的光泽与质感。而在车身三围尺寸方面,第二代Mirai的长宽高分别加长至4973/1884/1468mm,轴距为2918mm,一副豪华车的气场跃然纸上。

尾部方面,第二代Mirai的溜背造型使视觉效果上更加贴近于轿跑风格,此外细长造型的尾灯也拉宽了新车的视觉宽度,梯形的轮廓线条也与车头的前格栅造型相呼应。

与外观一样,第二代Mirai的内饰也使用了丰田最新的设计语言,中控布局融合了未来主义的气息。配置方面。已知新车将采用了8英寸数字组合仪表+12.3英寸多媒体系统,并配有流媒体后视镜以及14扬声器的JBL音响系统。

谈到第二代Mirai的电池研发,这里还有一个小插曲。话说燃料电池开发高级工程师Jackie Birdsall在加拿大耶洛奈夫地区(Yellowknife)进行了第二代Mirai试验车测试时,在当地-40度的极端天气中工程师们租赁的内燃机汽车已经没有办法运转了,但燃料电池的Mirai却能一直开,一直到死亡谷!这充分说明了Mirai惊人可靠性。

与上代车型相比,得益于燃料电池系统的重新设计,第二代Mirai的续航里程将扩大约30%,达到644km之多。基于TNGA架构,采用后轮驱动第二代Mirai具备了更高的车身刚度和更低的重心,这也意味着它的操控乃至过弯能力会比初代Mirai更强些,驾驶体验将会成为它的另一项卖点。

知行有话说

至于燃料电池是否最终会胜过电池?知行君觉得这个答案因人而异吧,如果你有一个专属车位或者车库,可以在车库里给汽车充电,那么也许你购入一辆电动汽车也是一个是个不错的选择。如果您家里不具备安装充电桩的条件,需要长途出行、零排放汽车,那么燃料电池汽车会是更好的选择。

放眼全球各国的新能源代表作,Mirai无论是整车对环保的友好程度、性能表现、使用便利性还是性价比(在本土售价折合人民币不足40万)都是新能源车圈里标杆般的存在,可惜受限于国内的氢能源基础设施,国内的朋友暂时还无法买得到它,只能耐心地多等待一下了。

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