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豐田第二代燃料電池汽車Mirai動力系統布局

作者:中國儲能網新聞中心 來源:燃料電池干貨 發布時間:2019-12-09 瀏覽:
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2019年10月24日,豐田汽車公司在東京車展全球正式發布旗下第二代量產型Mirai燃料電池汽車研發階段最終車型-“Mirai Concept”,并表示第二代量產型Mirai將于2020年底在日本、北美及歐洲等地開始銷售。與2014年底發布的第一代Mirai相比,豐田對第二代量產型Mirai燃料電池堆等部件及系統重新設計開發。第二代量產型Mirai動力系統將引領全球乘用車用燃料電池動力系統結構新一輪升級。

第二代Mirai燃料電池汽車動力系統布局

2019年10月11日,豐田汽車公司宣布將在10月24日至11月4日期間舉辦的2019年東京車展上,首次發布“Mirai Concept”。該型概念車正是即將于2020年底上市的第2代“Mirai”在研發階段的最終車型。與第一代Mirai相比,豐田第二代Mirai燃料電池汽車動力系統結構發生重大變化。第二代Mirai燃料電池汽車動力系統總體布局如下:1.為提高續航里程,大小兩個氫瓶垂直布置在底盤,縱向氫瓶取代了雷克薩斯LS平臺上的傳動軸;2.新車基于雷克薩斯高檔后輪驅動TNGA架構重新打造,驅動電機位于后軸;3.高度集成化的燃料電池系統安置于引擎蓋下方。針對第二代Mirai,豐田汽車公司宣稱通過全新設計電堆等部件及氫燃料電池系統,大幅提升氫燃料電池車性能。同時,通過擴大氫氣搭載量,續航里程比現款車型提升約30%。

豐田第一、二代Mirai尺寸對比

第二代量產型Mirai燃料電池汽車基于豐田TNGA架構打造。TNGA是Toyota New Global Architecture縮寫,中文名為豐田新全球架構或豐巢概念,是豐田汽車公司繼TPS精益生產模式之后提出的一個涉及汽車研發、設計、生產、采購等全產業鏈價值在內的全新造車理念。從研發和生產角度來說,豐田TNGA旨在更加巧妙的共用零部件和總成,實現共通化、結構化和標準化,縮短開發周期和降低成本。從外觀和設計來看,TNGA架構下的汽車外觀設計炫酷,軸距更長,車身更寬,中心更低。

第一代Mirai動力系統主要部件

豐田汽車公司旗下第一款基于TNGA架構打造的車型是2015年12月在日本率先上市的第四代普銳斯。第一代Mirai燃料電池汽車于2014年12月份在日本上市,雖然未能繼承TNGA架構,但也針對成本高昂問題,和其他車型共享大規模生產的零部件,如鎳氫電池采用與中型轎車凱美瑞相同產品,驅動馬達及逆變器與雷克薩斯RX450h共享。

第一代Mirai前驅電機位置

第一代Mirai燃料電池汽車總體動力系統布局如下:驅動電機和動力控制單元位于引擎蓋下方;包括燃料電池堆在內的燃料電池系統扁平布置在底盤;氫瓶分別位于第二排座椅和后背箱(靠近后軸)下面;動力電池組位于汽車后軸上方。豐田第二代Mirai燃料電池汽車基于雷克薩斯LS后驅TNGA架構打造,電機位于汽車后軸附近。

第二代Mirai后驅電機位置示意

豐田汽車公司第二代Mirai從概念車型到量產車型用時5年。早在2015年東京國際車展,豐田發布了雷克薩斯LF-FC概念車,一同發布的LF-FC概念車視頻清晰的展現了后驅電極和動力電池組的位置。2017年4月,雷克薩斯正式向美國商標專利局提交“LS-FC Concept”商標注冊申請,LS-FC Concept正是2015年東京國際車展發布的LF-FC Concept的繼承者。2019年上半年,有外媒獲得了一組豐田兩代Mirai燃料電池汽車首席工程師田中義和親身參與的雷克薩斯LS平臺燃料電池汽車路試照片(中網有所改變)。

路試照片與第二代Mirai對比

車載氫瓶體積和容量是關系燃料電池續航里程的最重要因素。參考燃料電池巴士頂部多組氫瓶排列組合、電動車鋰電池組底盤平鋪方案和思路,單純從提高燃料電池汽車續航角度出發,氫瓶底盤布置方案無疑是最佳選項。底盤的大面積為燃料電池氫瓶的布置提供了廣袤空間。基于雷克薩斯LS平臺打造的豐田第二代Mirai燃料電池汽車將大小兩個氫瓶垂直布置在底盤,縱向氫瓶取代了雷克薩斯LS平臺汽車上的傳動軸,氫氣搭載量的提升使得第二代Mirai續航里程增加30%。

氫瓶底盤布置方案示意

雷克薩斯LS 500h傳動軸示意

區別于豐田第一代Mirai將燃料電池系統底盤平鋪方案,第二代Mirai采用燃料電池發動機方案,即將高度集成化的燃料電池系統置于引擎蓋下方,燃料電池發動機將更加小型化、緊湊化。

第一代Mirai燃料電池系統局部

豐田汽車公司早在2013年就開始與寶馬集團合作開發氫燃料電池技術的驅動系統。自2015年以來,寶馬集團研發部門開始在寶馬5系GT氫燃料電池車隊上使用與豐田聯合開發的氫動力驅動系統進行測試。2019年9月,寶馬集團首次展示了BMW i Hydrogen NEXT氫燃料電池概念車。視頻顯示該型概念車的動力系統結構和第二代豐田Mirai燃料電池汽車極其相似。據悉,寶馬集團計劃于2022年基于BMW X5平臺推出下一代氫燃料電池電力驅動系統。BMW i Hydrogen NEXT氫燃料電池概念車證明了氫燃料電池技術能有效集成到BMW X5運動型多功能車型中。

同樣采用豐田第二代Mirai動力系統結構的還有梅賽德斯-奔馳GLC F-CELL燃料電池汽車,該車最早在2017年法蘭克福車展發布。近日,梅賽德斯-奔馳已正式向德國鐵路運營商交付了GLC F-CELL的首批示范車型。

奔馳GLC F-CELL燃料電池汽車動力系統結構

關鍵字:豐田 燃料電池汽車

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