Revelado o novo Toyota Mirai: hidrogénio é a fonte de energia

2ª geração do carro inovador da Toyota

A visão da Toyota para uma sociedade futura de hidrogénio sustentável reconhece o valor deste combustível como um recurso viável e abundante para transportar e armazenar energia. Tem potencial para fornecer mobilidade zero em carbono, não apenas em veículos rodoviários, mas igualmente em transporte ferroviário, marítimo e até aéreo, e para gerar energia para a indústria, empresas e residências. Também é um meio eficiente de armazenar energia renovável e pode ser transportado para onde for necessário.

autonews.pt @ 1-12-2020 16:35:41

A Toyota começou o desenvolvimento de um veículo elétrico com célula de combustível de hidrogénio em 1992, apresentando com sucesso o Mirai aos mercados mundiais em 2014. Esta conquista revolucionária foi fundada na experiência da empresa líder mundial em tecnologia híbrida, a tecnologia central para uma ampla gama de diferentes tipos de motorizações eletrificadas de automóveis.

O conceito básico de energia híbrida foi adaptado com sucesso para produzir Hybrid Electric (HEV), Plug-in Hybrid Electric (PHEV), Battery Electric (BEV) e - começando com o Mirai - Fuel Cell Vehicles Electric (FCEV).

Cada um tem qualidades adequadas a diferentes requisitos de mobilidade: por exemplo, BEVs para viagens curtas e direção urbana; HEVs e PHEVs para viagens pessoais em geral e de longa distância; e FCEVs para carros de passageiros maiores e mais pesados, veículos pesados ​​e transporte público.

Agora uma nova geração do Mirai está a ser lançada, um carro que leva a tecnologia FCEV a um nível mais alto e oferece um apelo mais emocional ao cliente em termos de estilo contemporâneo e dinâmico e desempenho de direção mais gratificante. Um sistema de célula de combustível totalmente redesenhado, embalagem inteligente e eficiência aerodinâmica ajudam a estender a autonomia de condução para cerca de 650 km, sem outras emissões além de ... água pura.

MELHORIAS NO DESEMPENHO E DESIGN

Ao desenvolver o novo Mirai, a Toyota comprometeu-se a fornecer melhorias completas para aumentar o apelo ao cliente, desde a capacidade de desempenho até à sua aparência e condução.

Uma das prioridades tem sido melhorar a autonomia em comparação com o modelo de primeira geração e ir além das distâncias normalmente obtidas pelos veículos elétricos a bateria. Maior potência e capacidade de combustível de hidrogénio, maior eficiência e melhor aerodinâmica, tudo contribui para estender a autonomia em 30%, obtendo-se cerca de 650 km. Isso dá ao novo Mirai uma capacidade genuína de conduzir em longas distâncias.

O aspeto exterior e configuração também foi significativamente melhorada com o novo Mirai construído com base na plataforma modular GA-L da Toyota. Um arranjo mais eficiente e bem equilibrado do novo sistema de motorização FCEV - notavelmente com a pilha de células de combustível movida de debaixo da cabine para o compartimento dianteiro – esta ação permitiu um interior mais espaçoso de cinco lugares com espaço para as pernas melhorado para os passageiros do banco traseiro.

O novo Mirai também apresenta proporções de veículo mais atraentes: a altura total foi reduzida em 65 mm para 1.470 mm e há um aumento de 140 mm na distância entre eixos (2.920 mm). Com o balanço traseiro estendido em 85 mm, o comprimento total do veículo é agora de 4.975 mm. Um aumento de 75 mm na largura e o uso de jantes maiores de 19 e 20 polegadas aumentam a postura mais dinâmica e mais baixa e reforçam o sentido visual do centro de gravidade mais próximo do solo do novo Mirai.

PLATAFORMA GA-L

A adoção da plataforma GA-L permitiu que a pilha de células de combustível e os componentes do sistema de transmissão fossem dispostos de uma forma que torna o uso do espaço mais eficiente. O resultado é um habitáculo de cinco lugares mais espaço e um melhor equilíbrio do chassi.

Talvez mais significativamente, permite que três tanques de hidrogênio de alta pressão sejam instalados, aumentando a capacidade de combustível e a autonomia do carro - em 30%.

Os tanques são dispostos em uma configuração “T”, o mais longo rodando longitudinalmente e centralmente sob o piso do veículo, com dois tanques menores colocados lateralmente abaixo dos bancos traseiros e do compartimento de bagagem. Juntos, eles podem conter 5,6 kg de hidrogénio, em comparação com 4,6 kg nos dois tanques do Mirai atual.

A sua posição contribui para um centro de gravidade inferior no carro e evita comprometer o espaço de carga.

A nova arquitetura também permite que a nova célula de combustível de hidrogênio seja movida de sua localização atual sob o piso para o compartimento dianteiro (equivalente ao compartimento do motor), enquanto a bateria de alta tensão (mais compacta) e o motor elétrico são posicionados junto ao eixo traseiro. O layout da motorização foi otimizado para dar ao novo Mirai uma distribuição de peso dianteira: traseira de 50:50.

Os tanques têm uma construção multicamadas mais resistente e são altamente eficientes em termos de peso - o hidrogênio é responsável por 6% do peso combinado do combustível e dos tanques. 

NOVA PILHA DE CÉLULAS DE COMBUSTÍVEL

A nova pilha de células de combustível e o conversor de energia de células de combustível (FCPC) da Toyota foram desenvolvidos especificamente para uso com a plataforma GA-L. Os projetistas conseguiram reunir todos os elementos na estrutura da pilha (incluindo as bombas de água, intercooler, ar condicionado e compressores de ar e a bomba de recirculação de hidrogênio) com cada peça menor e mais leve, ao mesmo tempo melhorando o desempenho.

O invólucro da pilha em si foi feito menor usando Friction Stir Welding, reduzindo a lacuna entre a célula de combustível e o invólucro.

A pilha de células de combustível usa um polímero sólido, como no Mirai atual, mas é menor e tem menos células (330 em vez de 370). No entanto, esta opção estabelece um novo recorde para densidade de potência específica em 5,4 kW / l (excluindo placas finais).

A potência máxima passou, portanto, de 114 kW para 128 kW. O desempenho em climas frios foi melhorado com a inicialização agora possível em temperaturas de até 30˚ negativos.

Ao concentrar as conexões do sistema dentro da caixa, menos componentes são necessários, novamente economizando espaço e peso.

O foco na inovação e na melhoria de cada componente proporcionou uma redução de peso de 50% e um aumento de 12% na potência. Novas medidas incluem a realocação do manifold, reduzindo o tamanho e o peso da célula, otimizando o formato do separador do canal de gás e utilizando materiais inovadores nos eletrodos.

A unidade também incorpora o Conversor DC-DC de Célula de Combustível (FDC) e peças modulares de alta tensão, enquanto atinge uma redução de 21% no tamanho em comparação com o sistema atual. O peso foi reduzido em 2,9 kg sendo agora de 25,5 kg no total.

A tecnologia avançada contribuiu para a economia de espaço, com o uso pela primeira vez de um material semicondutor de carboneto de silício de próxima geração nos transistores do modelo de potência inteligente (IPM). Isso permite um aumento na saída e menor consumo de energia, enquanto usa menos transistores, o que permite que o FCPC seja menor.

O mesmo tamanho e abordagem de redução de peso foram aplicados a outras partes da pilha FC. A entrada de ar é projetada para baixa perda de pressão e contém material de absorção de som, de modo que o ruído das entradas de ar é impercetível na cabine.

O sistema de "escapamento" usa um tubo de resina e é projectado para permitir que uma grande quantidade de ar e água seja descarregada; um silenciador de maior capacidade contribui para a cabine mais silenciosa.

O sistema de ar completo é quase 30% menor do que no Mirai atual e pesa mais de um terço (34,4%) a menos.

BATERIA DE ÍON DE LÍTIO

O novo Mirai é equipado com bateria de íon de lítio de alta tensão no lugar da unidade de hidreto metálico de níquel do modelo atual. Embora menor em tamanho, é mais denso em energia, proporcionando maior rendimento e desempenho ambiental superior.

Contendo 84 células, tem uma tensão nominal de 310,8 em comparação com 244,8 e uma capacidade de 4,0 Ah, em comparação com 6,5 Ah. O peso total foi reduzido de 46,9 para 44,6 kg. A saída melhorou de 25,5 kW x 10 segundos para 31,5 kW x 10 segundos.

As dimensões menores da bateria permitiram que ela fosse posicionada atrás dos assentos traseiros, evitando intrusão no compartimento de carga. Um caminho de arrefecimento do ar otimizado foi projetado, com entradas discretas de cada lado dos bancos traseiros.

DESEMPENHO DINÂMICO

A adoção da plataforma GA-L para o novo Mirai dá ao carro os benefícios fundamentais de um centro de gravidade mais baixo, características de inércia aprimoradas e rigidez da carroceria significativamente aumentada, todos os quais ajudam a fornecer desempenho dinâmico superior.

Com a pilha de células de combustível movida de debaixo do piso do veículo para o compartimento dianteiro e a bateria e o motor elétrico posicionados na parte traseira, um equilíbrio de peso dianteiro: traseiro de 50:50 foi alcançado, dando-lhe as características fundamentais de estabilidade de um motor dianteiro carro.

A rigidez da estrutura do carro foi aumentada com cintas e reforços estratégicos, a aplicação mais ampla de adesivos corporais e o uso de soldagem de parafuso a laser.

A nova plataforma também acomoda novas suspensões multilink dianteiras e traseiras, no lugar das anteriores escoras MacPherson dianteiras e disposição da barra de torção traseira.

Esta configuração fornece um alto nível de estabilidade, controlo e conforto de condução. Os detalhes incluem o uso de barras estabilizadoras mais grossas, localização ideal da junta esférica inferior e superior e alta rigidez geral da suspensão, rendendo recompensas em termos de capacidade de resposta e estabilidade.

Outros benefícios são obtidos com o uso de jantes e pneus de maiores dimensões disponíveis para o novo Mirai. As rodas de 19 e 20 polegadas são equipadas com pneus 235/55 R19 e 245/45 R20 respetivamente, com baixa resistência ao rolamento e funcionamento silencioso, contribuindo para a eficiência de combustível, qualidade de manuseio, estabilidade e um ambiente de cabine silencioso. O uso de rodas e pneus de diâmetro maior ajuda a garantir o espaço necessário para os novos tanques triplos de hidrogénio.

A aerodinâmica aprimorada do carro, com uma linha de tejadilho mais baixa, totalmente coberta e menor coeficiente de arrasto, também desempenha seu papel no aumento da qualidade de manuseio e estabilidade, e na obtenção de uma maior autonomia.

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