Новый автомобиль toyota mirai, работающий на водороде

Технические характеристики Toyota Mirai FCV

Основа автомобиля — улучшенная силовая установка из Toyota FCV. Большая часть агрегатов были модернизированы и усовершенствованы, поэтому на выходе получился особый шедевр машинного производства. Благодаря уникальной гибридной системе FCA 110, все процессы и функции в экомобиле происходят за счет водородных топливных элементов. Необходимое электричество вырабатывается за счет химической реакции кислорода и водорода.

Двигатель

Машина оснащена гибридной установкой мощностью в 114 кВт, которая состоит из водородных топливных элементов FC stack и синхронного электромотора переменного тока силой в 154 л.с. Максимальный крутящий момент составляет 335 Нм. Как работает система? В 2 специальных резервуара закачивается водород под давлением 7 МПа. Канистры для сбережения топлива находятся под днищем. Емкость первого бака — 60 л, а расположен он в передней части машины. Вторая цистерна на 62,4 л находится сзади.

Обычный воздух попадает в аккумулятор топливных элементов через передние воздухозаборники FCV. В батарею также помещается и водород из резервуаров для превращения в электрический ток. В процессе не задействуется горение. Максимальный КПД перехода водорода в электричество — 83%. Газ соединяется с кислородом и образовывается вода. Жидкость выходит через дыру в дне машины.

Электричество, которое вырабатывается на топливных элементах, проходит через преобразователь в электромоторе. Затем в двигателе постоянный ток преобразуется в переменный, а напряжение возрастает до 650В. Во время торможения электродвигатель работает в качестве генератора, который перенаправляет энергию во вторичную батарею. В этом аккумуляторе хранится энергия и от рекуперации.

Динамика

Количество современных приборов увеличило снаряженную массу экомобиля до 1850 кг. Такой вес не мешает Тойоте Мирей развивать скорость с нуля до 100 км/ч за 9 с. По сравнению с электрокарами, рассматриваемая модель — более успешный механизм, поскольку на чистой электротяге одного заряда преодолевается меньшая дистанция. Водородный автомобиль способен на максимальную скорость до 175 км/ч, которая ограничивается электронными системами.

https://youtube.com/watch?v=xiqSVcoPBwA

Батарея и пробег

С двумя полными баками водорода машина преодолевает расстояние в 650 км. Полная заправка обоих баллонов осуществляется за 3 минуты. Средний уровень потребления водорода на 1.61 км равен 100 мл. Седан заряжается от домашней сети с помощью зарядки, которая идет в дополнительном пакете опций.

Аккумуляторы находятся низко, а никель-магниевая батарея расположена за спинкой заднего кресла. Средний расход топлива на трассе и по городу составляет 0,76 кг за 100 км пути. На автомобиль действует гарантия — 5 лет на 100 000 км. Увеличить запас хода можно с помощью подзарядки дополнительного аккумулятора во время торможения.

Трансмиссия и подвеска

Передняя ось седана оснащена независимой многорычажной подвеской, а задняя — полунезависимой конструкцией с торсионной балкой. В рулевое колесо вмонтирован электрический усилитель. Дисковой тормозной механизм установлен на всех колесах (на передних — с вентиляцией) с технологией рекуперации. Дорожный просвет составляет 130 мм. В базовой комплекции представлен среднеразмерный четырехместный седан с передним приводом и легкосплавными дисками R17.

Управление экомобиля не отличается от гибридных модификаций Toyota и Lexus — тихий старт, подключение рекуперативного торможения, затем в ход идут колодки. Стандартная тяга. Энергия тех же Tesla или Nissan хранится в больших батареях, а Toyota Mirai FCV содержит “питание” в двух баллонах из карбона, в которые помещается до 5 кг водорода. Для смещения центра тяжести и увеличения пространства в салоне, тяжелые детали находятся в нижней части.

Список автомобилей на водородном топливе

Существует ли автомобиль на водородном топливе? Да, причём их количество не такое уж и малое. Расскажу про самые популярные модели.

Honda Clarity

Автомобиль продавали в Японии и Калифорнии до 2014 года. Запас хода около 600 км, что больше, чем у любого электрокара. Заправляется Honda Clarity за считанные минуты.

Затем автоконцерн Honda выпустил конкурента Toyota Mirai, цена которого 72 тыс. долл. под названием Clarity Fuel Cell. На полной заправке можно было проехать до 700 км. Мотор имеет мощность 174 л.с. Автомобиль 5-местный.

Toyota Mirai

Это японский автомобиль, который создали после несколько десятков лет разработок. Автомобиль сначала выпустили для японского рынка, а затем и для американского.

Запас хода автомобиля на одной заправке 502 км, максимальная скорость – 178 км/ч., мощность – 153 л.с. В авто встроена система, которая видит препятствия и автоматически включает тормоз. В машине есть сенсорные экраны, при помощи которых осуществляется управление навигацией и микроклиматом.

Ford Airstream

Это гибридный автомобиль с электрическим мотором и водородными ячейками. Поэтому кроме водорода автомобиль может применять для движения аккумуляторы, которые подзаряжаются от водородных элементов.

На аккумуляторе Ford Airstream может проехать около 40 км (это половина заряда), а затем активируется водородное топливо. Запас хода чуть более 450 км, а максимальная скорость — 135 км/ч.

Mercedes-Benz GLC F-CELL

Это первый серийный автомобиль, который сочетает в себе аккумулятор и водородные топливные ячейки. На электричестве он может проехать 50 км, а на водороде – около 430 км. Отмечу, что аккумулятор можно зарядить от обычной электрической розетки.

Автомобиль можно использовать как в качестве электрокара на небольшие расстояния, так и в качестве водородного авто для длительных поездок.

Pininfarina H2 Speed

Это итальянский автомобиль, который способен разгоняться до 100 км/ч всего за 3,4 секунд. Максимально автомобиль может разгоняться до 299 км/ч. Запасы чистого водорода в баке – чуть более 6 кг. Кроме этого Pininfarina имеет мощный аккумулятор и электромоторы. Цена этого продвинутого автомобиля составляет 2,5 млн. долл.

BMW Hydrogen 7

Авто создано на базе стандартной BMW 7. Он работает как на бензине, так и на жидком водороде. В BMW Hydrogen 7 имеется бензиновый бак на 74 литра и большой водородный баллон весом целых 8 кг. Таким образом, максимальный запас хода в этой машине 780 км.

Автомобиль автоматически переключается между двумя типами топлива. Мощность двигателя на водороде – 228 л.с., а на бензине – больше на 32 л.с. Максимальная скорость 229 км/ч, разгон до 100 км/ч осуществляется чуть меньше, чем за 10 секунд.

Hyundai Nexo

Этот автомобильный концерн также стал одним из первых производить серийные водородные автомобили. Мощность двигателя Hyundai Nexo составляет 161 л.с., запас хода – 600 км. Разгоняется авто до 100 км/ч за 10 секунд. Цена автомобиля от 70 тыс. долл.

Grove Obsidian

Это водородный китайский автомобиль нового поколения, у которого запас хода составляет впечатляющие 1000 км. Он экономно расходует топливо за счёт облегчённого корпуса из углеродного материала и невысокому аэродинамическому сопротивлению. Заправка бака происходит всего за 3 минуты, а сам топливный бак очень прочен. А если бак будет повреждён, то водород из него вытечет в жидком виде и сгорит менее чем за 2 минуты.

Серийно автомобили станут выпускать с 2020 года, а к 2030 планируется создать 1 миллион экземпляров.

Другие авто

Ограниченно выпускают:

• Audi A7 h-tron quattro;
• Hyundai Tucson FCEV;
• Mazda RX-8 Hydrogen RE;
• Автобус Ford E-450;
• Низкопольные автобусы MAN Lion City Bus.

Испытывают:

• Focus FCV;
• Honda FCX;
• Nissan X-TRAIL FCV;
• Toyota Highlander FCHV;
• Volkswagen — space up!;
• Mercedes-Benz A-Class и Mercedes-Benz Citaro;
• Irisbus;
• Toyota FCHV-BUS;
• единичные модели в Чехии, Китае и Бразилии.

Резюме

Сегодня уже всем ясно, что машины с двигателями внутреннего сгорания (ДВС) уходят в прошлое. А вот что их заменит, в этом есть большие вопросы.

Сегодня идёт борьба между разными концепциями силовых агрегатов:

• Гибридной;
• Электрической;
• Водородной.

Да и ДВС не торопятся сдавать свои позиции. Пока явными лидерами этой гонки являются гибридные и электрические моторы. Водородные напротив, являются явными аутсайдерами. Например, если в прошлом году было продано под 300 000 Ниссанов Лиф, то Тойоту Мирай приобрели, по всему миру, чуть больше 6000 покупателей.

Причин такой ситуации, две, прежде всего водородные автомобили на много дороже чисто электрических. Ну а второй причиной является отсутствие водородных заправок. Их, конечно, строят, но так как оборудование для заправки водородом намного сложнее и стоят они намного дороже, появляется их на много меньше.

Смогут ли водородные машины реально подвинуть на рынке электрические? В это верится с трудом. Прежде всего, по тому, что водородная машина это тот же электромобиль, только для зарядки, которого используется водород и довольно сложная система. Из-за этой системы водородные машины всегда будут дороже электрических, которые её не имеют. А решает эта система только одну проблему – скорости заправки. Как только электромобиль можно будет зарядить за 3-5 минут, так вся необходимость в водородных машинах отпадёт.

Так что думается, Тойота пошла по тупиковому пути развития, в отличие от их главного конкурента из Ниссан, который все силы направил на развитие электромобилей.

Немного истории

Впервые двигатель внутреннего сгорания придумал Франсуа Исаак де Риваз в 1806 г. Этот изобретатель извлёк чистый водород при помощи такой технологии, как электролиз воды. Он изобрёл поршневой двигатель, который назвали в его честь — машина де Риваза. Через пару лет изобретатель сконструировал передвижное устройство с настоящим водородным двигателем. Таким образом, первый водородный автомобиль появился гораздо раньше, чем думают многие.

Риваз и его машина

А самые первые водородные топливные элементы создал в 1863 году английский учёный Вильям Гроув. При помощи опыта он выявил, что при разложении воды на кислород и водород высвобождается энергия. В дальнейшем он создал водородные ячейки, которые стали называть Fuel Cell. Их можно было объединить для получения необходимого количества энергии для автомобиля.

Во время блокады Ленинграда был высокий дефицит бензина, а вот водорода было немало. Техник Б. Шелищ предложил вместо стандартного топлива применять смесь воздуха и водорода для двигателей. Таким образом, в городе работало на водороде более 500 автомобилей ГАЗ-АА.

Первый водородный автомобиль на топливных ячейках создала компания General Motors в 1966, и назывался он GM Electrovan. Гораздо позже, в 1980-х годах, одновременно во многих развитых странах (Япония, США, Канада, Германия и СССР) запустили эксперимент по созданию автомобилей, которые использовали в качестве топлива водород, а также его смеси с бензином и природным газом.

Фото GM Electrovan

После этих экспериментов в 2000-х годах крупные автоконцерны стали разрабатывать коммерческие автомобили на водородном двигателе. Самым продвинутым и популярным автомобилем стал Toyota Mirai, в котором находится многоячеистый топливный генератор.

На данный момент создание автомобиля на водородном топливе – это дорогое удовольствие, поэтому многие производители ищут способы для снижения этих расходов.

А что значит водородное топливо на самом деле?

Есть ли будущее у автомобилей на водородном топливе

В настоящее время имеется множество препятствий для того, чтобы перевести большую часть автомобилей на водородное топливо:

Высокая цена водорода. Примерная цена 9 долларов на 100 км пробега. Гибридный автомобиль (Toyota Prius) проедет те же сто км за 2,8 долларов, а Tesla Model S – за 3 бакса. А снижение цены на водород до уровня цен на бензин не прогнозируют даже сами производители автомобилей. Поэтому здесь не получится никакой экономии как при покупке транспорта, так и при заправках.

Производство водорода — вредно для экологии. Сейчас водород производится при помощи паровой конверсии метана, либо частичного окисления. После производства чистого водорода в атмосферу оксид углерода (углекислый газ, CO₂), против которого борются многие страны при помощи альтернативных источников энергии для автомобилей. Поэтому здесь получается замкнутый круг.

Отсутствие развития водородных заправок. Для открытия средней водородной заправочной станции требуется не очень большие средства. Все станции можно пересчитать по пальцам, поэтому на водородном автомобиле далеко не уедешь. Придётся осуществлять поездки только в тех местах, где имеются эти самые водородные станции.

Высокая цена на водородные автомобили. Цена на Toyota Mirai на данный момент составляет от 58 тыс. долларов, а на самом деле его продают почти по себестоимости. Из-за таких цен многие не спешат с покупкой таких автомобилей.

Отсутствие преимуществ перед электрокарами. Запас хода, цена заправки, безопасность, мощность и разгон – везде выигрывают электрические автомобили по сравнению с водородными машинами. Единственный плюс у водородных авто – это очень быстрая заправка – 3-5 минут, тогда как электромобили заправляются за 30 минут и более. В любом случае можно в электрокарах можно быстро поменять батарею и через пару минут ехать на «полном баке». Да и когда изобретут более быстрый метод заправок электрических автомобилей, то водородные авто отойдут на 2 план.

Для чего тогда автоконцерны производят и разрабатывают автомобили? Во-первых, это вложение, вдруг через несколько лет именно эта технология окажется наиболее перспективной. Во-вторых, между фирмами идёт соперничество. В-третьих, в некоторых штатах законодательство так поменялось, что сделать водородное авто в 5 раз выгоднее, чем электрокар, плюс государство даёт постоянные гранты и вливания на развитие заправок. Если появится большое количество заводов по производству водорода, то цена автомобилей и водорода будет более интересная.

Видео: Автогиганты бьют по ТЕСЛА: ВОДОРОДНЫЕ автомобили будущего!

Водородный автомобиль – это авто будущего, к переходу на которые могут перейти в недалёком будущем. Сейчас самый популярный авто на водороде – это Toyota Mirai, стоимость которого сравнима с ценой электрокаров. Обеспечивается работа автомобилей при помощи специальных топливных ячеек или элементов, число которых достигает несколько сотен.

Если бы цена на газ была меньше, а заправок было бы больше, то авто с водородными двигателями получили бы не меньшую популярность, чем электромобили. Посмотрим, что покажет будущее.

Сколько раз прочитали статью: 5 096

Салон Мираи

Внутри инновационный образ остается, архитектура Тойоты осталась, многим владельцам знаком стиль, но внесено немало нового. Материалы прекрасного качества – кожа на сиденьях, мягкий пластик и хорошая ткань. Премиум здесь не нужен, смысл автомобиля все-таки в экономии.

Спереди прекрасные анатомические сиденья с легкой боковой поддержкой, системой подогрева и 8-диапазонной электрической регулировкой. Сзади два посадочных места, разделенные высоким подлокотником, на котором кнопки включения заднего подогрева сидений.

X-образный стиль панели торпедо Тойоты Мирай притягивает взгляд, особенно необычно смотрится с двухцветной обшивкой салона. Наверху торпедо приподнятая панель с расположенным посередине 4,2-дюймовым дисплеем со спидометром и информацией о режиме КПП – панель приборов по сути. Ниже из полосы «икса» выходит оттопыренный от панели 9-дюймовый дисплей мультимедийно системы с навигацией и системой управления голосом.

Панель перехода в тоннель из глянцевого черного пластика вся состоит из сенсорных кнопок

Привлекает внимание еще большой монитор, который покажет, как вы настроили 2-зонный климат-контроль. Наверху панели маленький джойстик фальш коробки передач, справа от которого кнопки выбора режима – Eco mode и Power mode

Рядом кнопка отключения системы стабилизации.

Перед водителем Toyota Mirai только удобный Тойотовский 3-спицевый мульти-руль. У него есть подогрев, кнопок хватает для управления основным и не только функционалом. Круиз-контроль правда регулируется рычагом – некоторым неудобно.

Багажник 361-литровый и задние кресла откинуть невозможно.

внешние ссылки

видео

Топливный элемент Toyota — как это работает? ( YouTube ), ноябрь 2014 г.

Интерьер

Внутренняя отделка экомобиля выглядит не менее эффектно, чем внешнее убранство. В Тойоте Мирей много привычных деталей, которые в то же время выглядят необычно и замысловато. Стильный трехспицевый руль дополнен кнопками управления. Что еще есть интересного в Toyota Mirai FCV?

Приборная панель

На панели приборов находятся два LCD-дисплея и два слайдера для настройки температуры. Посередине панели под лобовым стеклом расположен набор опций и цветной экран на 4.2 дюйма

На ходу трудно сконцентрировать внимание на одной клавише — цифр и значков на панели много

Мультимедиа

Водородный седан оснащен аудиосистемой и 9-дюймовым дисплеем. Новый удобный интерфейс развлекательного центра практически не имеет кнопок. Все сплошной сенсор, ведь это машина будущего.

Центральная консоль

Эта часть машины отвечает за управление климат-контроля на две зоны, аудиосистему и другие полезные функции. Механизм регулировки температуры повторяет аналогичную систему модели Lexus IS — нужно только провести пальцем по сенсорной полосе, и настройка изменится.

Первый и второй ряд сидений

На первом ряду установлены широкие кресла, которые повторяют контуры человеческого тела и оборудованы электронными регуляторами.

Второй ряд сидений дополнен центральным подлокотником и рассчитан на двоих человек. Благодаря большой площади, сзади могут удобно разместиться пассажиры любой комплекции.

Сиденья обшиты искусственной кожей Softex. Спокойная атмосфера отделки располагает к уюту и ощущению фешенебельности — так и тянет расположиться на комфортных креслах седана.

Багажное отделение

Для перевозки груза представлен багажный отсек емкостью 361 л. В этой части авто находится и большой разъем, который спрятан за защитной крышкой из резины. Это розетка, через которую можно быстро и удобно зарядить машину дома. Японский производитель утверждает, что полный бак водорода способен обеспечивать энергией среднестатический дом целую неделю.

Вопросы снабжения

Основная проблема водородных авто – отсутствие АЗС, на которых их можно было бы заправлять. Именно поэтому миру более актуальны электрокары, так как они заряжаются от обыкновенной розетки и даже на ходу, если на крыше есть солнечная батарея. Но производство водородных станций уже набирает темпы. Уже известно о планах строительства 20 таких АЗС в Калифорнии. Если продажи будут расти, количество заправок увеличат вдвое. Кстати, этот штат был выбран неспроста – именно в Калифорнии начнутся старты продаж водородных «Тойот». Но о продажах мы поговорим в конце статьи, а пока давайте рассмотрим экстерьер новинки.

Есть ли будущее у водородных авто

Машины, работающие на водородном топливе, не выделяют в воздух углекислого газа, а, значит, не вредят окружающей среде и не способствуют глобальному потеплению.

Это преимущество – серьёзный повод для перехода на этот газ, но не единственный.

Есть у водородных авто и другие плюсы:

• Бесшумная работа. В отличие от ДВС, водородные двигатели практически не создают шума.
• Высокий крутящий момент в самом начале движения. Причина – использование в конструкции таких автомобилей только электрических моторов.
• Большой рабочий диапазон. 1 грамм водорода позволяет получить втрое больше энергии по сравнению с 1 г бензина.
• Быстрая заправка. Новые технологии позволяют залить бак с водородом быстрее, чем будет заряжаться любой электромобиль, и почти так же быстро, как заливается бензин.
• Запас хода до 500-600 км, превышающий показатели большинства электромобилей. Конечно, с бензиновыми авто эта цифра не сравнится – но разница не такая большая. У многих работающих на бензине машин дальность поездки с полным баком не превышает 800-900 км.

Среди серьёзных минусов отмечают, что водородное топливо пока слишком дорогое по сравнению с электричеством.

Даже, если сравнивать его с бензином (цена 1 км пути почти одинакова), стоит уделить внимание высокой стоимости водородных автомобилей. Переплачивая за электрокар, можно рассчитывать на экономию в будущем – переплата за машину с водородным двигателем не окупится

С одной стороны, причин для отказа от водородного топлива в качестве конкурирующего с электричеством варианта, достаточно.

С другой – проблему с заправками уже решают правительства разных стран – Китая, Японии, Германии.

Так, в КНР к 2030 году планируется установить больше 1000 водородных станций, число японских ВЗС превысило сотню, немецких – 50.

Интерес к развитию технологии проявили такие известные производители как VW, GM, Daimler AG и BMW. Когда заправок будет больше, водородный транспорт станет серийным, популярность FCEV может увеличиться.

Авто на водороде

В то время, как мы привыкли заполнять бензином или дизельным топливом свой автомобиль, новое «японское чудо» – Мирай – работает на наиболее распространенном элементе во вселенной — водороде.

Газообразный водород заправляют в бак автомобиля так же, как и бензин, а затем особый топливный элемент, производящий химическую реакцию за счет водорода и кислорода, преобразует электроэнергию, которая и является движущей силой машины. Что удивительно: единственным побочным продуктом этого процесса является вода.

Несомненно, Вы уже слышали про электромобили, которые далеко не могут уехать без подзарядки, а их максимальная скорость варьируется в пределах 70 км/ч. Однако Мирай на альтернативном виде топлива вне конкуренции.

Этот автомобиль может разогнаться до 179 км/ч, причем до 100 км/ч машина разгоняется за 9.6 секунд и, самое главное, она способна проехать без дополнительной дозаправки 482 км. Ультрасовременные баки из углеродного волокна заполняются примерно за десять минут.

При упоминании водорода в качестве топлива некоторые люди могут вспомнить о немецком дирижабле Гинденбурга, который сгорел над штатом Нью-Джерси, США в 1937 году.

Однако конструкторы Toyota Mirai заверяют, что на данном автомобиле такая ситуация сведена на «нет» благодаря пуленепробиваемым резервуарам, в которых размещены водородные топливные элементы. Поэтому у обычного бензинового бака гораздо больше шансов быть взорванным в результате ДТП.

В целом авто имеет амбиции покорить весь мир. Но компании Toyota нужно спешить, ибо в следующем году Honda, Ford и Nissan планируют выпустить на рынок автомобили с похожими технологиями.

Если бы все автомобили ездили на водороде, то воздух в наших городах был бы намного чище. К тому же всем известен факт, что нефть на планете заканчивается, а, следовательно, рано или поздно бензин будет стоить безумно дорого (хотя и сейчас это уже не дешевое удовольствие).

Получается, что если все люди пересядут на такие автомобили, то человечество может сделать шаг к избавлению от проблем, связанных с загрязнениями окружающей среды.

Итог

Технология езды на водороде набирает обороты. Основной плюс такой машины — экологичность, как у электрокара, а время заправки, как у авто на бензине. Вполне возможно, что скоро на дорогах появятся водородные электромобили. Такой вариант обеспечивает прирост запаса хода и продолжительность зарядки, в то же время убирая минусы “обычных” электрических автомобилей.

Для дальнего путешествия нужно заполнить баллоны водородом, а для города — зарядить батареи электричеством. А пока что водородный седан Toyota Mirai FCV из Японии — отличный вариант для тех, кто максимально заботится о природе и о комфортной езде. Кому интересно, посмотрите процесс сборки на заводе.

https://youtube.com/watch?v=wMAM5dGfpXM