Водородный двигатель тойота
Водородомобиль Toyota Mirai - первый тест - журнал За рулем
Toyota Mirai. Производство Япония. От 66 000 евро в Германии.Toyota Mirai. Производство Япония. От 66 000 евро в Германии.Литр дизеля за один евро? В Гамбурге? Фантастика! Прекрасно помню, что год назад, когда я путешествовал на машине по Европе, солярка была ощутимо дороже. Но вот очередная АЗС — и тоже евро за литр… Просто в Германии, в отличие от России, цены на нефтепродукты оперативно переписывают вслед за ценой на нефть не только в бóльшую сторону, но и в меньшую.
Даже жаль, что ни дизель, ни бензин мне сегодня ни к чему — ведь я веду по окрестностям Гамбурга первый в мире серийный автомобиль на топливных элементах. Для заправки футуристического седана Toyota Mirai требуется исключительно водород.
ПОД ДАВЛЕНИЕМ
Все происходит точь-в‑точь как на обычной АЗС. Через терминал я оплачиваю необходимое количество топлива, присоединяю штекер к заправочной горловине, и в течение трех-четырех минут водород заполняет топливные баки. Это два баллона высокого давления (700 бар) из углепластика с трехслойной структурой: 60‑литровый размещен под задним сиденьем, а другой (62,4 л) — ближе к задней подвеске. Суммарная емкость — пять килограммов водорода.
Toyota Mirai. Интерьер качественный, воздушный; эргономика, несмотря на экзотическую архитектуру панели, не хворает. Приятно порадовало наличие автодоводчиков всех стекол. И неприятно огорчила задумчивость мультимедиасистемы с сенсорными кнопками.Toyota Mirai. Интерьер качественный, воздушный; эргономика, несмотря на экзотическую архитектуру панели, не хворает. Приятно порадовало наличие автодоводчиков всех стекол. И неприятно огорчила задумчивость мультимедиасистемы с сенсорными кнопками. На всю Германию — лишь девятнадцать общедоступных водородных заправок. По заверению производителя, Toyota Mirai на полных баках может проехать 500 км, а тестовый маршрут проложен так, что в поле я не встану; но очевидно, что нынешняя водородная инфраструктура пока не в состоянии обеспечить комфортную жизнь владельцам водородомобилей.
Ситуация изменится к 2023 году, когда число водородных заправок в Германии перевалит за четыре сотни. Стоимость проекта — свыше 400 миллионов евро, по миллиону на каждую АЗС. Внушительную часть средств инвестируют фирмы Toyota, Honda, BMW, Volkswagen и Daimler.
В Японии к концу года будет функционировать около восьмидесяти водородных АЗС, тоже при участии автопроизводителей. В США — около тридцати.
Я же перехожу от теории к практике. Включаю (как непривычно применять этот термин!) автомобиль кнопкой Start/Stop, обнуляю трип-компьютер, маленьким джойстиком на консоли выбираю режим Drive и абсолютно бесшумно трогаюсь с места.
Toyota Mirai. За два дня не встретил никого, кто был бы в восторге от внешнего облика машины. Впрочем, о вкусах не спорят. По крайней мере, внешность Mirai запоминается.Toyota Mirai. За два дня не встретил никого, кто был бы в восторге от внешнего облика машины. Впрочем, о вкусах не спорят. По крайней мере, внешность Mirai запоминается.При заправке «до полного» в баки моей машины влез ровно килограмм водорода. До заправки трип-компьютер обещал 260 км пути. После — 330 км. Но я уверен, что смогу проехать все пятьсот!
КИЛО НАДЕЖДЫ
Toyota Mirai — по сути, электромобиль. Электричество вырабатывается в блоке топливных элементов при взаимодействии водорода и кислорода. Электрический ток проходит через инвертор (Fuel Cell Boost Converter), где преобразуется из постоянного в переменный, а напряжение увеличивается до 650 В.
Реакция происходит без процесса горения, а «выхлоп» — безвредный водяной пар.
Тяговый синхронный электродвигатель приводит в движение передние колеса. Питание — не только от топливных элементов, но и от расположенной в задней части машины никель-металлгидридной аккумуляторной батареи максимальной выходной мощностью 21 кВт: она подпитывается при рекуперативном торможении и отдает энергию при резких ускорениях. Максимальная отдача электромотора — 113 кВт (154 л.с.).
Mirai весит 1850 кг, и полторы сотни «лошадей» не сулили ничего интересного. Но водородомобиль оказался отнюдь не беззубым! Крутящий момент в 355 Н∙м, доступный во всем диапазоне оборотов, обеспечивает уверенный разгон. А ускорение в режиме Power (принудительно задействуется вторичная батарея) таково, что тебя вжимает в сиденье — поневоле веришь в заявленные 9,6 секунды разгона до сотни. На безлимитном автобане я играючи разогнал Mirai до 180 км/ч!
Toyota Mirai. Двухместный задний диван роскошен: солидный запас для коленей, индивидуальный обогрев.Toyota Mirai. Двухместный задний диван роскошен: солидный запас для коленей, индивидуальный обогрев.Благодаря низкому центру тяжести управляемость крупного седана очень надежна. А вот куража нет. Ездить нужно спокойно, наслаждаясь плавностью хода и тишиной. Лишь при интенсивных разгонах в салон прорывается едва уловимый троллейбусный гул.
Двухцветный интерьер приятен глазу и комфортен. Несмотря на экзотическую архитектуру панели, я не испытываю никаких неудобств — эргономика в порядке, а среди оснащения есть даже обогрев сидений заднего ряда и руля. Расстроила лишь безбожно тормозящая мультимедийная система с сенсорными кнопками.
По автобану я проехал буквально километров пять. Съехал на второстепенную дорогу, включил режим Eco и покатил предельно размеренно. А теперь представьте мое удивление, когда через 65 км трип-компьютер вновь стал показывать «предзаправочный» запас хода: 260 км. Выходит, несмотря на мои старания, на килограмме водорода удалось продержаться лишь обещанные электроникой 70 км — и в реальных условиях пробег на полных баках составит около 350 км. Никак не пятьсот.
Toyota Mirai. Длина машины 4890 мм — она лишь на 9 мм короче «пятерки» BMW! А колесная база (2780 мм) на 30 мм короче, чем у «трешки».Toyota Mirai. Длина машины 4890 мм — она лишь на 9 мм короче «пятерки» BMW! А колесная база (2780 мм) на 30 мм короче, чем у «трешки». ЖДЕМ СКИДОК
До сих пор я не обмолвился о главном: за этот самый килограмм водорода на гамбургской заправке я заплатил 9,5 евро. Даже если вычеркнуть автобан и допустить, что в пенсионерском темпе я проехал бы на этом килограмме около ста километров, получается неприлично дорого. Дизельный автомобиль схожей мощности в аналогичном режиме езды потребовал бы не больше пяти литров солярки, которая обошлась бы мне в пять евро — вдвое дешевле!
И выходит, что единственный резон в пользу покупки Mirai — забота об окружающей среде. Да и то весьма сомнительная. Ведь при получении водорода из природного газа с помощью реакции паровой конверсии (именно так производится около половины всего водорода) в качестве побочного продукта выделяется углекислый газ. А производство водорода путем электролиза воды — процесс более дорогой и энергозатратный.
Последний гвоздь в крышку гроба здравого смысла — цена. В Германии Toyota Mirai обойдется минимум в 66 тысяч евро! При нынешней стоимости водородного топлива я не вижу ни одной причины для покупки этого футуристического водородомобиля. Конечно, к электромобилям поначалу тоже относились скептически, а сейчас Tesla завоевала сердца и умы людей во всем мире. Но популярная Tesla Model S появилась не сразу, к тому же по карману она лишь толстосумам.
1. Блок управления питанием. 2. Никель-металлгидридный аккумулятор (вторичная батарея). 3. Синхронный электродвигатель. 4. Инвертор постоянного тока в переменный. 5. Гибридная установка на водородных топливных элементах. 6. Водородные баки высокого давления. В батарее топливных элементов водород из баллонов вступает в реакцию с поступающим через воздухозаборники кислородом. Полученный в результате реакции электрический ток проходит через инвертор, где преобразуется из постоянного в переменный, а напряжение увеличивается до 650 В. Синхронный электродвигатель приводит в движение передние колеса; расположенная в задней части машины «вторичная» батарея собирает энергию от рекуперативного торможения и делится ею при резких ускорениях.1. Блок управления питанием. 2. Никель-металлгидридный аккумулятор (вторичная батарея). 3. Синхронный электродвигатель. 4. Инвертор постоянного тока в переменный. 5. Гибридная установка на водородных топливных элементах. 6. Водородные баки высокого давления. В батарее топливных элементов водород из баллонов вступает в реакцию с поступающим через воздухозаборники кислородом. Полученный в результате реакции электрический ток проходит через инвертор, где преобразуется из постоянного в переменный, а напряжение увеличивается до 650 В. Синхронный электродвигатель приводит в движение передние колеса; расположенная в задней части машины «вторичная» батарея собирает энергию от рекуперативного торможения и делится ею при резких ускорениях.Если однажды мы все-таки въедем в светлое водородное будущее, то отнюдь не на седане с красивым именем Мирай, а за рулем более доступной и эффективной машины. Но достижение японцев, запустивших в серию первый в мире водородомобиль, заслуживает аплодисментов. И, как положено в особо торжественных случаях, я аплодирую им стоя.История
Официальным открывателем химического элемента, занимающего первую ячейку таблицы Менделеева, признан французский химик и естествоиспытатель Антуан Лоран Лавуазье. В 1783 году он установил, что водород входит в состав воды. Первый поршневой двигатель, работающий на водороде, построил франко-швейцарский изобретатель Франсуа Исаак де Риваз в 1807 году. Водород он получал методом электролиза воды. А выхлопные газы представляли собой смесь водяного пара и азота.
Конкурент
Honda Clarity Fuel Cell.В конце октября компания Honda показала мелкосерийный водородный седан Honda Clarity Fuel Cell. Принцип действия — точь- в‑точь как у Mirai. Мощность силовой установки составляет около 100 кВт (135 л.с.), заявленный запас хода — 700 км, время заправки не превышает трех минут. Начало производства намечено на весну 2016 года.
Зажигаем за рулем Toyota Mirai — первого серийного водородомобиляИщем доброту внутри водородомобиля Toyota Mirai — ДРАЙВ
Седан Mirai ― примерно десятый тойотовский водородомобиль (конкуренты, например, из концерна Daimler их построили не меньше), но первый, покупать который должны тысячами уже в следующем году. За первый месяц продаж в Японии собрано 1500 заявок.
Дизайн седана Mirai заставляет высказываться даже отъявленных молчунов. Но в отличие от Приуса, которого уже ждут сотни тысяч реальных покупателей, для этого водородомобиля дизайн, даже несмотря на формальное начало продаж, дело не десятое ― сотое. Потому что Mirai как ракета-носитель ― служит для выведения полезного груза в космос, читай водородных технологий ― в будущее («Mirai» по-японски), где ими будут пользоваться не сотни и тысячи, а, как и Приусами, сотни тысяч. А до этого ещё ― как до Луны.
Парящая крыша, «слоёный» капот, унылые фонари и волнистые боковины: Mirai ― это зарождение водородомобиля, его эмбрион. Рано судить, каким он будет в зрелости.
Будущее непредсказуемо, но к нему можно подготовиться ― гласит тойотовская презентация автомобилей на топливных элементах. Когда лет пять назад на одном из мотор-шоу я спрашивал инженеров разных компаний, какие из альтернативных источников энергии самые перспективные, они отвечали: этого не знает никто. Поэтому, готовясь к будущему, все развивают всё: гибриды, электромобили ― и водородные технологии. Этой весной в Женеве я повторил опрос ― с тем же результатом. Но в случае с Тойотой очевидно: долгосрочная ставка ― именно на водород. Верим, говорят, что в будущем Н2 станет основным источником энергии.
Силуэт схож с приусовским, но из-за огромных воздухозаборников обтекаемость водородомобиля хуже: коэффициент Сх равен 0,29 против 0,24. Заявленный дорожный просвет ― всего 130 мм.
Если бы не сенсорная консоль с отдельным климатическим дисплеем, внутри Mirai можно было бы спутать с Приусом: «обёрнутая» передняя панель, приборы в центре, тот же руль и похожие жёсткие кресла. Привычно тяну к себе и вниз крошку-селектор ― и почти бесшумно выкатываюсь на Fuji Speedway. Вспомните, как наш главред описывал звуковое наполнение водородного Мерседеса В-класса: подвывание электромотора, журчание планетарной передачи, щелчки при переключении режимов силовой установки. Здесь под креслом, где водородный генератор, тоже что-то шипит и журчит, но в целом Mirai примерно вдвое тише негромкого Приуса.
Направление волн передней панели задаётся расположением руля: как и в случае с Приусом, центральная консоль под право- и левосторонние рынки перекомпоновывается полностью.
Динамика бодрее приусиной: всё-таки 335 Н•м и 155 сил — это больше, чем у гибридных ДВС и электромотора вместе взятых. Паспортное преимущество водородомобиля ― 9,6 с до сотни против 10,6. Управлять тягой легко и просто, причём она не исчезает и после 120 км/ч. Но главное ездовое отличие ― в поворотах: Mirai заезжает в них, как Prius, гружённый до полной массы. Усилие на руле и реакции сносные, но лишние 500 кг (из общих 1850) ты ощущаешь, будто свои. Крены больше, подвеска размягчённее. Важно, что Mirai построен не из кубиков TNGA, как новый Prius, а на основе однообъёмника Prius v прежнего поколения.
Общие с Приусом «наслоения» в интерьере Mirai играют более острыми гранями. Глянцевая центральная консоль ― как с сенсорными, так и с обычными кнопками. Не очень удобно.
Революционного в устройстве силовой установки «Будущего» нет ничего, но в сравнении с той, что в 2008 году появилась на водородном Хайлендере по имени FCHV-adv, она усовершенствована во всём. Электрохимический генератор, где водород соединяется с кислородом, выделяя электричество и водяной пар, стал вдвое компактнее и легче, настолько же выросла его удельная отдача (с 0,83 кВт/кг до 2,0). Количество водородных баллонов сократилось с четырёх до двух, их вместимость повысилась. Но главное ― топливная система седана Mirai, по уверениям Тойоты, стоит в 20 раз дешевле прежней (подробнее ― в «Технике»)!
Управляемость не самая сильная сторона Mirai, но и не самая слабая: достижение уже в том, что этот водородомобиль можно впрямую сравнивать с обычными машинами безо всяких скидок на экспериментальность. За размеренную езду ― оценка «хорошо».
Хотя цена без налогов в 60 тысяч долларов или евро за водородный, но, по сути, Prius ― это всё ещё перебор. Тем более, по опыту коллег, которым посчастливилось вместо двух кругов по треку поездить по дорогам Германии, реальный расход водорода почти вдвое выше паспортных 0,69 кг/100 км ― 1,3 кг на сотню. Это даже больше тех 1,08–1,18 кг/100 км, что Петровский показал за рулём старого В-класса. К слову, этой весной в Женеве, где Mirai справлял европейскую премьеру, мы обсуждали тойотовский водородный седан с «электромобильным» начальником Мерседеса Харальдом Крёгером.
Задний диван строго двухместный, хотя никакой «топливно-элементной» начинки подлокотник не скрывает. Особенность плотных передних кресел ― в их относительно высоком расположении: под ними водородный генератор.
«Такая же по технике машина, ― имея в виду тот самый B-класс F-Cell, говорит Крёгер, ― была у нас ещё четыре года назад. Мы с продажами повременили, Toyota ― нет. Это их заявление, мол, мы работаем над топливными элементами, и посмотрите, чего добились. Уверен, что, как и остальные, они ещё очень далеки от целевой себестоимости водородной технологии и продают Mirai в убыток, причём огромный. Однако при тираже в несколько сотен общие затраты частично компенсируются имиджевой прибылью и потому разумны. Мы такой конкуренции рады: чем больше игроков в этом направлении, тем вероятнее результат!»
Знакомые приборы. Но если у Приуса «градусник» над спидометром показывает остаток бензина, то здесь ― газа.
Проблемы, стоящие на пути распространения водородного транспорта, с тех пор, как в начале века мы читали про Ниву Антэл, никуда не делись. Добывать водород экологичным способом (а не из природного газа или иного ископаемого топлива с выделением «парникового» CO2) по-прежнему энергозатратно, то есть дорого, а заправочной инфраструктуры, считайте, нет ― меньше тысячи заправок по всему миру. Однако надежда на их решение есть, причём, судя по энтузиазму тойотовских водородофилов, она и не надежда даже, а ― вера.
Его Изящество в деталях. Если широкие «ноздри» ещё можно объяснить потребностями силовой установки, то фары, фонари и грани ― чистой воды художество.
Во-первых, почему бы не использовать тот водород, что уже и так производится? По подсчётам японцев, в мире его ежегодно выделяется столько, что хватит на питание 250 миллионов седанов Mirai. А мерседесовцы прикинули, что даже если отделить только побочный, «мусорный» водород от всякого рода химических производств, его хватит на год 750 тысячам водородомобилям. Есть и совсем безумные проекты вроде австралийского CarbonNet, куда затесалась Toyota. Там, говорят, полно бурого угля, который из-за своей легковоспламеняемости нетранспортабелен. Нет транспорта ― нет продаж, а значит, его очень дёшево жечь на месте.
Подвеска водородомобиля не такая зажатая, как у нового Приуса, но более плавный ход ― ещё и следствие тяжести: Mirai на полтонны тяжелее гибрида.
Особенность этой углесжигательной добычи h3 ― в отлавливании CO2 для… последующей его закачки в подземные, а точнее, подводные ёмкости! По расчётам, в год так удастся прятать от одного до пяти миллионов тонн углекислого газа, а то и больше. Водород, в свою очередь, планируется сжижать при температуре −253 ºC и переправлять в Японию на танкерах. А дальше уже привычная цепочка: грузовик, компрессор, колонка. И ― здравствуй, Mirai! В смысле будущее. В Тойоте уверяют, что, несмотря на всю эту переплетённую со складированием логистику, потребительская цена килограмма водорода в 2025 году окажется явно ниже нынешних $8 (или 9,5 евро в Германии).
В отсутствие водородных станций испытуемые седаны заправляют, как опытные Мерседесы четыре года назад, ― из грузовиков. Но если тогда автомобили требовалось дополнительно заземлять, цепляя «крокодилы», например, за тормозной суппорт, то теперь достаточно защёлкнуть пистолет в бак.
Чтобы развеять «инфраструктурные» сомнения, японцы приводят в пример создание американских хайвеев, когда за тринадцать лет между штатами было проложено 66 000 км дорог. И американскую же бензоструктуру: в 1901 году в Техасе нашли нефть, через шесть лет открыли первую заправку, а в 1929-м их в Америке было уже 300 тысяч! Всё, мол, возможно ― и инфраструктура с нуля за двадцать лет тоже. С одной стороны ― мы слышим об этом годами. Когда АвтоВАЗ представил Антэл, над топливными элементами работали чуть ли не все автопроизводители мира. И где результат? Двести лизинговых седанов Honda FСX Clarity за три года?
Если кто чувствует себя неловко, когда Mirai сливает синтезированную воду автоматически, то может сделать это и заранее, до выезда в люди ― нажав кнопку слева от руля. А вообще, конечно, находка для Джеймса Бонда: и преследователям будет скользко.
С другой стороны ― по тойотовским презентациям пятилетней давности видно: всё идёт по плану. Собирались в двадцать раз снизить стоимость топливной установки 2008 года ― снизили. Намечали старт публичных продаж автомобиля на топливных элементах на 2015-й ― сделали. Инфраструктура отстаёт ― вместо ста станций в Японии к марту открыта только 81. Но к Олимпиаде 2020 года Токио потратит на «водородную» поддержку 360 млн евро, частично оплачивая постройку заправок (1–3 млн евро каждая), частично сами автомобили. Вдобавок треть операционных расходов каждой станции (85 тысяч евро) будут сообща компенсировать Toyota, Honda и Nissan.
С такого ракурса Mirai прям спорткар! А рассмотреть его со всех сторон можно в этом видеоролике.
На сегодня по тойотовской классификации водородомобили преодолели две стадии развития из четырёх. Впереди ― десятилетний период так называемой ранней коммерциализации, посвящённый, прежде всего, строительству заправок. Точка перегиба, когда затраты на станции и сам водород достигнут целевых, а заправочный бизнес начнёт зарабатывать, намечена на 2025 год. В цифрах ― это два миллиона водородомобилей на дорогах Японии и 1000 станций в 47 префектурах. После этого ожидается «полная коммерциализация», и кривая распространения автомобилей на топливных элементах пойдёт в гору.
Подопытные водородомобили обуты в обычные шины Michelin Primacy MXV4, не отличающиеся экстремально низким сопротивлением качению или иным проявлением повышенной «зелёности».
Планы ― грандиозные. Но таким образом Mirai превратится из эмбриона в автомобиль в лучшем случае через десять лет, а Tesla Model S есть уже сейчас. Зачем заморачиваться с добычей, перевозкой, хранением и переработкой водорода, если можно отсечь «лишнее» ― и ездить на электромобилях? Тойтовцы парируют временем зарядки (три минуты против нескольких часов), низким запасом хода электромобилей, ценой батарей (Mirai-то обходится старой никель-металлгидридной) и опять-таки необходимостью строительства зарядных станций. Плюс, говорят, если электричество и водород получать из природного газа, то КПД полного цикла преобразований у водородомобиля выше: 36% против 24.
Водородный баллон и тяговая батарея за задним диваном сократили объём багажника до 361 л, но его главная достопримечательность ― разъём CHAdeMO, от которого при необходимости (и наличии покупаемого отдельно преобразователя тока) можно запитать дом.
Я снова вспоминаю мерседесовца Крёгера, который называет себя фанатом электромобилей. Он говорит, что за последние пять лет цена батарей снизилась примерно на треть, а за следующие десять упадёт ещё на 30–40%. Развиваются в электромобильном направлении новые литий-воздушные (Li-air) и литий-серные (Li-S) аккумуляторы. Ищутся иные типы. Химия, поясняет, сильно опережает возможности производства, которому предстоит решить, как выпустить «идеальную» батарею за разумные деньги и сохранить её характеристики после сотен циклов зарядки-разрядки. Но десяти лет, уверен Харальд, для прорыва достаточно.
Миру ― Mirai? План продаж в Японии на ближайшие три года, начиная с нынешнего, ― 700, 2000 и 3000 машин. Те же 3000 в 2017-м должны быть проданы в Америке, а Европе прописано по 50–100 водородомобилей в год. В 2020-м мировые продажи должны достигнуть 30 тысяч.
В общем, победы какой-то одной технологии не предвидится и через десять лет, будет борьба. А к 2050 году, по прогнозам, население Земли увеличится до 9,6 млрд человек (сейчас около 7,3 млрд), причём 70% из них будут проживать в городах. Бороться придётся за чистый воздух. К этому сроку Toyota планирует сократить выбросы всего своего модельного ряда на 90%, полностью отказавшись от автомобилей с ДВС в качестве основного источника энергии. В этом смысле Mirai ― доброе дело. Я нажимаю кнопку Н20 слева от руля ― и сливаю свежесинтезированную пресную воду. С ней, кстати, нас тоже ждёт напряжёнка.
Паспортные данные
| Тип кузова | седан |
| Число дверей/мест | 4/4 |
| Длина, мм | 4890 |
| Ширина, мм | 1815 |
| Высота, мм | 1535 |
| Колёсная база, мм | 2780 |
| Колея передняя/задняя, мм | 1535/1545 |
| Снаряжённая масса, кг | 1850 |
| Полная масса, кг | 2180 |
| Объём багажника, л | 361 |
| Тяговый электромотор | синхронный, постоянного тока |
| Расположение | поперечно, над передней осью |
| Макс. мощность, л.с./кВт | 154/113 |
| Макс. крутящий момент, Н•м | 335 |
| Тяговая батарея | никель-металлгидридная |
| Расположение | за спинкой заднего сиденья |
| Напряжение, В | 244 |
| Ёмкость, кВт•ч | 1,6 |
| Электрохимический генератор | полимер-электролитный |
| Расположение | под передними креслами |
| Макс. мощность генератора, л.с./кВт | 155/114 |
| Редуктор | одноступенчатый |
| Привод | передний |
| Передняя подвеска | независимая, пружинная, McPherson |
| Задняя подвеска | полузависимая, пружинная |
| Передние тормоза | дисковые вентилируемые |
| Задние тормоза | дисковые |
| Шины | 215/55 R17 |
| Дорожный просвет, мм | 130 |
| Максимальная скорость, км/ч | 178 |
| Время разгона с 0 до 100 км/ч, с | 9,6 |
| Расход топлива, кг/100 км | |
| — городской цикл | 0,69 |
| — загородный цикл | 0,80 |
| — смешанный цикл | 0,76 |
| Ёмкость топливного бака, кг | 5 |
| Топливо | водород |
Техника
Шасси водородомобиля Mirai непримечательно — как агрегатоноситель он построен на основе гибридного однообъёмника Prius v прошлого поколения: стойки McPherson спереди, скручивающаяся балка сзади.
Изюминка водородомобильной компоновки в том, что это тоже гибрид — электричество к электромотору поступает как из никель-металлгидридной (для обеспечения пусков при −30 ºC) батареи, расположенной над водородным баком, так и из электрохимического генератора, который стал настолько компактным, что помещается под сиденьями.
Как работает Mirai? Огромные решётки в переднем бампере проглатывают воздух (1). Кислород воздуха (2) соединяется с заправленным на станции водородом в электрохимическом генераторе (3). На выходе из него образуется электричество для питания электромотора (4) и подзарядки батареи — и вода, которая сливается из автомобиля автоматически или по желанию водителя (6). Электромотор крутится (5) — Mirai едет.
Как топливные элементы перерабатывают водород в электричество? К аноду подается молекулярный водород h3, к катоду — кислород O2. Соединяясь в присутствии катализаторов, молекулы водорода и кислорода образуют воду и выделяют свободные электроны, которые по внешней цепи направляются к электромотору. Чтобы добиться желаемой отдачи, топливные элементы собирают в батареи (электрохимические генераторы): например, у Mirai она состоит из 370 ячеек.
Увлажнение протонообменных мембран электрохимического генератора необходимо для того, чтобы поддерживать их проводимость. Раньше для этого применяли отдельный увлажнитель (справа), а теперь процесс, используя синтезируемую влагу, закольцевали без него, сэкономив около 15 л в объёме генератора и 13 кг в массе.
Замысловатый рельеф титановых пластин нового катода водородного генератора (слева) ускоряет отвод синтезируемой воды (обозначена голубым).
Семь лет назад тойотовский электрохимический генератор состоял из 400 ячеек, весил 108 кг, занимал 64 л объёма и развивал 90 кВт. Современные топливные элементы, благодаря описанному выше, эффективнее, а потому компактнее и легче. Водородный генератор Mirai из 370 ячеек (на фото) при объёме 37 л весит 56 кг и выдаёт 114 кВт. То есть было 0,83 кВт/кг, стало 2,0 кВт/кг. Слева от генератора ― циркуляционный водородный насос, а спереди к нему крепится четырёхфазный конвертер, поднимающий напряжение с 250 В до 650.
Водородные баки с 2000 года Toyota производит сама. У Mirai их два ― на 60 и 62,4 л, в которые помещается 5 кг водорода. Соотношение массы водорода к массе самих баков здесь на 20% лучше, чем у кроссовера FCHV-adv 2008 года. Оболочка баков ― трёхслойная: пластик, пластик с углеволокном и пластик со стеклотканью. При нужной прочности (рабочее давление ― 700 бар) они стали легче и дешевле, поскольку новый метод «слоёного» производства требует на 40% меньше углеволокна.
Под крышкой с надписью Fuel Cell прячется электродвигатель, который наряду с батареей и компонентами блока управления поспособствовал удешевлению водородомобиля в целом. Раньше эти компоненты Toyota создавала с нуля, а теперь унифицировала с агрегатами серийных гибридов, которых с 1997 года выпустила уже более 8,2 млн. На переднем плане ― привычный воздушный фильтр.
Поперечина в моторном отсеке, растяжка и мощная рама водородного генератора под днищем, квартет распорок в багажнике и поперечина над задней подвеской ― несмотря на то, что Mirai не имеет общего с модульной архитектурой TNGA, жёсткость его кузова на кручение, как и у нового Приуса, ― на 40–60% выше, чем у обычных переднеприводников в гамме.
История
История водородомобилей в разы длиннее, чем кажется. Первое их упоминание относится аж к 1807 году, когда француз Франсуа Исаак де Ривац запатентовал самодвижущуюся повозку с ручным приводом клапанов, дозировавших водород и воздух, и воспламенением смеси от вольтова столба. А топливные элементы ещё в 1839 году открыл англичанин Уильям Роберт Гроув. До недавнего времени водород в автомобилях использовали именно в этих двух направлениях ― сжигая непосредственно в цилиндрах или питая топливные элементы. Причём если, например, фирма BMW начала водородные эксперименты с ДВС в 1979 году (к слову, тогда же в НАМИ испытывали водородный «рафик»), то первый автомобиль на топливных элементах поехал в 1966-м ― это был экспериментальный GM Electrovan, построенный по самым что ни на есть космическим технологиям.
Первый в мире водородомобиль на топливных элементах GM Electrovan. Бак с кислородом (красный), бак с водородом (синий), около 167 метров пластиковых трубок, соединяющих 32 модуля с топливными элементами, ― и 3220 кг снаряжённой массы! Микроавтобус набирал 96 км/ч за 30 с, разгонялся максимум до 112 км/ч и имел запас хода 240 км.
Свой последний концепт-кар с водородом в ДВС баварцы показали в 2006-м, а три года назад объявили о сотрудничестве с Тойотой. Теперь такой же топливно-элементный генератор на 370 ячеек, как у Mirai, используется в экспериментальной «пятёрке» BMW GT. Очевидно потому, что получать из водорода на борту электричество и воду на 10–20% эффективнее, чем сжигать его в цилиндрах. Однако серийно производить водородомобиль BMW планирует не раньше 2020-го.
Сама Toyota взялась за водород только в 1992 году, но сразу ― за топливные элементы. Первый ходовой прототип EVS-13 на базе кроссовера RAV4 первого поколения был показан в 1996 году в Осаке в ходе Тринадцатого международного электромобильного симпозиума (отсюда и название). Водород в нём вырабатывался из метана, а десятикиловаттному электрохимическому генератору помогала мощная батарея: тойотовский водородный первенец родился гибридом.
В 2001 году Toyota выпустила сразу три последовательно усовершенствованных кроссовера на основе модели Kluger (он же Highlander) с баллонами для хранения водорода ― FCHV-3, FCHV-4 (на фото) и FCHV-5. Годом позже модель FCHV-4 с 90-киловаттной водородной установкой и 300-километровым запасом хода сертифицировали и начали сдавать в лизинг в Японии и Америке.
Следующий значимый шаг ― двухтонная версия FCHV-adv 2008 года, способная разгоняться до 155 км/ч. Запас хода по японскому циклу 10−15 вырос до 830 км, силовая установка на 90 кВт стала более морозоустойчивой. Но стоил такой кроссовер 100 млн иен, что тогда равнялось примерно миллиону долларов!
Таким мог бы быть серийный Mirai, если бы они с концепт-каром FCV-R поменялись местами. Но опытным образцом, показанным на Токийском мотор-шоу 2011 года, была именно эта машина длиной 4745 мм. Батарея топливных ячеек в центральном тоннеле, двухместный задний диван, водород под давлением 700 бар в «хвостовом» баке — и около 700 км запаса хода. В 2013 году FCV-R трансформировался в «просто» FCV, читай Mirai.
За кадром
Два круга на Приусе, два круга на Mirai, а чтобы оценить двухместную электрокроху i-Road («Нет, нет, пора в автобус!»), пришлось устроить мини-дебош. Того стоило! Сидишь, как в автомобиле (правда, шириной 870 мм), держишься за круглый руль, живенько разгоняешься (в каждом переднем колесе по двухкиловаттному электромотору), а поворачиваешь, управляя по проводам задним колесом, — по-мотоциклетному, с наклоном до 25°. Потрясающе устойчивая штука! Как я ни пилотировал — ни намёка на испуг: АБС и системы стабилизации здесь нет, а передние колёса подтормаживаются уменьшением тяги. Заявленный запас хода — 50 км при скорости 30 км/ч, максималка — 45 км/ч, полная зарядка от бытовой розетки — три часа. Продажи ещё не начались, но… Хочу!
Toyota Mirai с водородным двигателем — «будущее» уже в Европе
Про автомобиль от Toyota, работающий на водородном двигателе, писали примерно год назад, примерно в то же время его продажи были начаты в Японии. Однако, старт продаж Toyota Mirai (Mirai с японского переводится как «будущее») на Континенте (как на старом так и на новом) остался почти незамеченным. Попробуем исправить этот момент и разобраться как это работает. Итак, что предлагает нам Тойота: автомобиль класса «седан» с двигателем мощностью 153л.с, разгоняющийся с 0 до до 90км/ч за 9.4сек. Максимальная скорость ограничена электроникой и составляет 170км/час. Весьма неплохо, учитывая что двигатель у автомобиля электрический.
Внешний вид (фото с сайта blog.toyota.co.uk)
Не менее интересно, что внутри. Конструкция
Блок-схема автомобиля (с сайта Toyota): 
Заправка
Пора перейти к самому интересному: где же автомобиль заправлять. Очевидно, что распространенность таких авто в первую очередь ограничивается наличием заправочных станций. И тут все пока довольно-таки грустно. Первой страной, где начали продаваться Mirai, была Япония. Кроме Японии и США, в Европе автомобиль поставляется в 3 страны: Великобританию, Данию и Германию (первые 5 машин были отгружены в сентябре 2015). На настоящее время 7 заправочных станций имеется в Дании, 10 в США, 18 в Германии и 4 в Великобритании. К концу 2015 года в Германии планируется построить 50 заправочных станций, с увеличением этого числа до 400 к 2023 году. 
Выводы
Технология безусловно интересна. Главный плюс, на который указывает производитель: полная экологичность, сопоставимая с электромобилями, и при этом время заправки, сопоставимое с «обычным» бензиновым авто. Минус тоже очевиден: заведомое усложнение конструкции и малое количество заправочных станций. Чисто интуитивно, идея и концепция электромобиля мне нравится больше: аккумулятор и бесколлекторный мотор позволяют сделать автомобиль очень простым, с минимальным числом движущихся частей. Здесь же мы видим явно усложненную конструкцию с гипотетически небезопасными компонентами (все помнят Гинденбург?). С другой стороны, технологию, позволяющую зарядить аккумулятор за 5 минут, мы в ближайшее время вряд ли увидим, так что водородные авто явно займут свою нишу, там где нужна быстрая перезаправка. Ну и в целом, я таки-надеюсь дожить до момента, когда воздух в городах станет чистым (хотя есть сомнения, особенно применительно к России), и новый тип экологичных автомобилей — это еще один шаг к этому. Наконец, цена вопроса. Цена Toyota Mirai составляет 58,325$ в США и 66,000€ в Европе. Недешево, но с другой стороны, вполне сопоставимо с другими авто премиум-класса. Всего за 2015 год Toyota планирует выпустить 700 авто, и 2000 штук за 2016 год. PS: Если кому интересно, видео (на английском) и немножко ссылок:www.youtube.com/watch?v=hTmL5YPU0ek
ssl.toyota.com/mirai/fcv.html blog.toyota.co.uk/mirai-launch-the-future-arrives-in-hamburg europe.autonews.com/article/20151016/ANE/151019907/toyota-targets-mirai-fuel-cell-car-at-germany-ukPPS: Вся собранная выше информация была найдена в открытых источниках, 100% достоверность не гарантируется. Если есть какие-то неточности, пишите, исправлю.
Теги:- toyota mirai
- автомобили
- экологичность
- транспорт будущего
Водородный двигатель, «Тойота»
На сегодняшний день практически все мировые автопроизводители ведут активные разработки машин, работающих на экологически чистом виде топлива. Специалисты говорят, что уже через 15-20 лет мир полностью перейдет на такой вид транспорта. Пока лидерство в этом деле сохраняет компания «Тойота». После выпуска знаменитого «Примуса» японцы решили пойти дальше и разработать еще один экологически чистый автомобиль — Toyota Mirai с водородным двигателем. В сегодняшней статье мы рассмотрим все особенности данной новинки, а также перечислим все преимущества и недостатки использования водородных машин.
«Тойота Мирай» — это один из первых седанов японского производства, который компания решила выпускать в серийном масштабе. Кстати, решение назвать данную модель Mirai было вполне оправданным, ведь в переводе с японского это слово означает «Чистое будущее».
Производитель утверждает, что первая серийная водородная Toyota отличится от своих аналогов большим запасом хода, который составит 480 километров. Этого вполне хватит как для повседневной эксплуатации в черте города, так и для семейных путешествий на большие расстояния. Но что касается дальних поездок, пока совершить их на таком авто не удастся. И здесь вопрос не в надежности конструкции (как всегда, японцы сделали машину качественно и «на века»), а в отсутствии нужных АЗС. Но об этом мы поговорим несколько позже.
Стоит отметить, что «Мирай» не самый первый в мире автомобиль с водородным двигателем. «Тойота» занимается разработкой гибридных моделей авто начиная с 1997 года. Именно тогда мировая публика увидела первый автомобиль с водородным двигателем в виде концепт-внедорожника модели FCHV. Однако запускать его в масштабное серийное производство японцы так и не решились. Чаще всего данный джип можно было встретить в госучреждениях и организациях, которые занимались тестированием данного вида транспорта. Кстати, водородный двигатель объединяет BMW и Toyota. Немцы заключили контракт с японскими инженерами и до 2020 года планируют создать новый экологически чистый седан BMW Hydrogen 7-й серии.
Для начала о преимуществах. Начнем с того, что двигатель на водородном топливе не выделяет никаких загрязняющих веществ, в отличие от дизеля и бензина. Стоит отметить и низкую себестоимость эксплуатации данного вида транспорта. Само топливо (водород) можно получать как в малых, так и крупных масштабах. Это позволит значительно стабилизировать ситуацию с постоянно меняющимися ценами на горючее и более рационально распределять энергетические ресурсы в мире.
Какие имеет минусы двигатель на водородном топливе?
Теперь поговорим о недостатках. Основной минус данного вида транспорта заключается в том, что водородный двигатель («Тойота FCV» в том числе) более взрывоопасен, чем классические дизельные и бензиновые аналоги. Это объясняется особым химическим составом водорода. Кстати, кроме взрывоопасности он отличается высокой летучестью. Эта характеристика значительно усложняет транспортировку и заправку автомобилей водородом. Также эксперты говорят, что обслуживание подобной установки будет более затратным, чем например ремонт дизельного ДВС (в силу малого количества работников, знающих толк в данной сфере). Ну и, конечно же, отсутствие водородных заправочных станций. В мире таких лишь единицы, потому использовать сейчас такие автомобили весьма трудно (тем более что заправить такую машину можно только при помощи специального оборудования).
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.
Внешний облик новой «Тойоты Мирай» весьма впечатляющий. Сразу в глаза бросается массивный агрессивный «передок» с суровым широким бампером и раскосыми фарами. Решетка радиатора – это, пожалуй, самый мелкий и незначительный элемент в экстерьере.
Но даже на таком маленьком кусочке пластика японцам удалось разместить свою фирменную эмблему, выполненную в хромированном стиле. Машина имеет хорошую площадь остекления. Особенно это касается лобового стекла. Водитель не будет чувствовать «мертвых зон», так как все события вокруг видны теперь как на ладони. Кузов имеет как угловатые, так и сглаженные, аэродинамические черты. Все это делает внешний облик седана очень свежим, современным и уникальным.
Внутренняя часть автомобиля словно часть космического корабля – масса кнопок, экранов, датчиков и всякой другой всячины. Что интересно, японцы не решились тратить деньги на разработку двух вариантов компоновки интерьера – для европейского и для внутреннего рынка. Проблему с перестановкой руля они решили очень просто, разместив все важные информационные приборы посредине торпеды.
Сама панель размещена впритык к лобовому стеклу и растянута по всей его ширине. Дальше от нее размещен массивный бортовой компьютер, который оснащен встроенной функцией а. Ниже него есть еще один дисплей. А разделяют их два широких воздуховода. Такие же дублируются по бокам у зеркал, только с хромированной окантовкой в углу. Рулевое колесо тоже оснащено кнопками дистанционного управления. Ручки КПП в салоне нет – вероятнее всего, используется вариатор или АКПП. Динамики размещены в дверях, также как и кнопки управления электростеклоподъемниками. Рулевое колесо имеет удобный хват. В целом, компоновка салона очень эргономичная. И даже невзирая на массу кнопок (тем более что половина из них сенсорные), он не перегружен лишними элементами и в некоторой степени кажется аскетичным.
«Тойота» выпустила машину с водородным двигателем, имеющим большой запас мощности. Силовая установка, по словам производителей, будет иметь 153 лошадиные силы, чего вполне достаточно как для автомобиля такого класса. О других двигателях японцы не говорят, и, скорее всего, на рынок выйдет только одна модификация новинки со 153-сильным экологически чистым агрегатом. Водородный двигатель («Тойота Мирай» 2015 года выпуска) работает на специальных топливных ячейках. Внутри последней происходит реакция, в которой принимают участие водород и кислород. В результате химического взаимодействия вырабатывается мощная энергия, которая питает электромотор.
Производитель говорит, что по динамическим характеристикам Toyota с водородным двигателем ничем не отличается от своих бензиновых аналогов. Разгон с нуля до «сотни» оценивается в 9 секунд. При этом инженеры отмечают низкую себестоимость поездок.
Цена заправки бака за 1 километр составит всего 10 центов. Таким образом, чтобы проехать машине сотню километров, нужно потратить всего 10 долларов. А заправить авто можно всего за 5 минут.
Наверняка каждый из нас задумывался о принципе действия данного агрегата. Что же, давайте рассмотрим, как работает водородный двигатель на самом деле.
Основной движущей силой данных машин является электрохимический генератор (некий топливный элемент). У японцев он называется FC Stack. Внутри электрохимического генератора происходит реакция, в результате которой происходит окисление водорода. Именно в этот период вырабатывается нужная энергия, которая потом перенаправляется в компактный аккумулятор. Последний выполняет функцию питания электродвигателя, который и приводит машину в действие. В каком виде вырабатывает отходы водородный двигатель? «Тойота Мирай» не зря называется экологически чистой машиной, так как из ее выхлопной трубы исходят вовсе не ядовитые газы, а обыкновенная вода.
Все это очень хорошо, однако есть сила, препятствующая развитию данного вида транспорта. Основная проблема заключается в том, что процессы изготовления топлива для водородных авто на данный момент недостаточно развиты и требуют больших денежных затрат. Тем более что при создании водорода задействуются такие компоненты, как уголь и метан. Они очень сильно загрязняют атмосферу, а потому смысла в использовании таких двигателей ради «сохранения окружающей среды» нет. Конечно, отходов от сгорания данного топлива нет (чистая вода), но чтобы его приготовить, нужно значительно испортить атмосферу грязными выбросами. Поэтому все больше специалистов ищут замену теперешним ДВС в солнечных батареях.
Кстати, водород не относится к какому-либо уникальному виду топлива, который может использоваться только на одном типе двигателей. Исследования показали, что этот продукт вполне реально применять и на классических моторах с внутренним сгоранием. Однако после такой реакции есть последствия. Дело в том, что водород при сгорании в ДВС выделяет лишь 1/3 от той энергии, которую он произвел бы на специализированном агрегате. Правда, инженерам удалось исправить этот недостаток. Благодаря измененной системе зажигания КПД таких двигателей не снижается, а, напротив, увеличивается почти в 1,5 раза от обычного, что делает эксплуатацию этого топлива более благоприятной и разумной с экологической и финансовой точки зрения.
Но все же неприятности были подмечены не только в области КПД. И если коэффициент полезного действия инженерам удалось увеличить методом усовершенствования системы зажигания, то с такими проблемами, как высокая температура горения в камере, прогар поршней и клапанов, они справиться не в силах. Кстати, при длительной работе водород способен вступать в реакцию с другими составляющими мотора, в том числе и со смазкой. А без нее двигатель очень быстро изнашивается. Кроме этого, водород в силу своей летучести может проникать в выпускной коллектор и там воспламеняться. Что касается роторных ДВС, они в силу простой конструкции и большого расстояния между коллекторами являются более благоприятными для использования подобного топлива в качестве основного. На этом вопрос, как работает водородный двигатель, можно считать закрытым.
По словам производителя, старт продаж автомобилей «Тойота Мирай» состоится весной 2015 года. Сначала новинка будет доступна только на внутреннем рынке, а уже летом она появится на европейском и американском рынках. Стартовая цена водородной «Тойоты» составляет 57,5 тысячи долларов. Кроме этого, компания предлагает приобрести данное авто в кредит с ежемесячной оплатой в 500 долларов США. Бонусом станет возможность бесплатной заправки автомобиля в течение года на АЗС Калифорнии.
Пока у японской «Тойоты» нет конкурентов среди водородных автомобилей. По крайнее мерее, так будет до 2016 года. Дело в том, что в марте 2016-го на рынок выходит новый водородный автомобиль Honda FCV. Но насколько популярным она будет, мы прогнозировать не станем, а пока дождемся старта продаж новой «Тойоты Мирай».
Итак, мы выяснили, почему он такой особенный и как работает водородный двигатель. «Тойота» — один из первых автопроизводителей, который всерьез задумывается запустить в массовое производство свой «экологически чистый продукт». Правда, пока не будет решена проблема с заправочными станциями и более дешевым способом получения водорода, компанию вряд ли ждет большой успех в сфере продажи подобных машин.
"Питер - АТ"
ИНН 780703320484
ОГРНИП 313784720500453
Новости
-
Отзывы о Питер-АТ
Спасибо нашим клиентам за отзывы о нас:
-
Акция на ремонт вариаторных трансмиссий
-
Замена масла в двигателе в подарок
При замене масла в АКПП замена масла в двигателе бесплатно! -
Клиенту на заметку
-
Контрактные АКПП в СПб
