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丰田第二代燃料电池汽车Mirai动力系统布局

作者:中国储能网新闻中心 来源:燃料电池干货 发布时间:2019-12-09 浏览:
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2019年10月24日,丰田汽车公司在东京车展全球正式发布旗下第二代量产型Mirai燃料电池汽车研发阶段最终车型-“Mirai Concept”,并表示第二代量产型Mirai将于2020年底在日本、北美及欧洲等地开始销售。与2014年底发布的第一代Mirai相比,丰田对第二代量产型Mirai燃料电池堆等部件及系统重新设计开发。第二代量产型Mirai动力系统将引领全球乘用车用燃料电池动力系统结构新一轮升级。

第二代Mirai燃料电池汽车动力系统布局

2019年10月11日,丰田汽车公司宣布将在10月24日至11月4日期间举办的2019年东京车展上,首次发布“Mirai Concept”。该型概念车正是即将于2020年底上市的第2代“Mirai”在研发阶段的最终车型。与第一代Mirai相比,丰田第二代Mirai燃料电池汽车动力系统结构发生重大变化。第二代Mirai燃料电池汽车动力系统总体布局如下:1.为提高续航里程,大小两个氢瓶垂直布置在底盘,纵向氢瓶取代了雷克萨斯LS平台上的传动轴;2.新车基于雷克萨斯高档后轮驱动TNGA架构重新打造,驱动电机位于后轴;3.高度集成化的燃料电池系统安置于引擎盖下方。针对第二代Mirai,丰田汽车公司宣称通过全新设计电堆等部件及氢燃料电池系统,大幅提升氢燃料电池车性能。同时,通过扩大氢气搭载量,续航里程比现款车型提升约30%。

丰田第一、二代Mirai尺寸对比

第二代量产型Mirai燃料电池汽车基于丰田TNGA架构打造。TNGA是Toyota New Global Architecture缩写,中文名为丰田新全球架构或丰巢概念,是丰田汽车公司继TPS精益生产模式之后提出的一个涉及汽车研发、设计、生产、采购等全产业链价值在内的全新造车理念。从研发和生产角度来说,丰田TNGA旨在更加巧妙的共用零部件和总成,实现共通化、结构化和标准化,缩短开发周期和降低成本。从外观和设计来看,TNGA架构下的汽车外观设计炫酷,轴距更长,车身更宽,中心更低。

第一代Mirai动力系统主要部件

丰田汽车公司旗下第一款基于TNGA架构打造的车型是2015年12月在日本率先上市的第四代普锐斯。第一代Mirai燃料电池汽车于2014年12月份在日本上市,虽然未能继承TNGA架构,但也针对成本高昂问题,和其他车型共享大规模生产的零部件,如镍氢电池采用与中型轿车凯美瑞相同产品,驱动马达及逆变器与雷克萨斯RX450h共享。

第一代Mirai前驱电机位置

第一代Mirai燃料电池汽车总体动力系统布局如下:驱动电机和动力控制单元位于引擎盖下方;包括燃料电池堆在内的燃料电池系统扁平布置在底盘;氢瓶分别位于第二排座椅和后背箱(靠近后轴)下面;动力电池组位于汽车后轴上方。丰田第二代Mirai燃料电池汽车基于雷克萨斯LS后驱TNGA架构打造,电机位于汽车后轴附近。

第二代Mirai后驱电机位置示意

丰田汽车公司第二代Mirai从概念车型到量产车型用时5年。早在2015年东京国际车展,丰田发布了雷克萨斯LF-FC概念车,一同发布的LF-FC概念车视频清晰的展现了后驱电极和动力电池组的位置。2017年4月,雷克萨斯正式向美国商标专利局提交“LS-FC Concept”商标注册申请,LS-FC Concept正是2015年东京国际车展发布的LF-FC Concept的继承者。2019年上半年,有外媒获得了一组丰田两代Mirai燃料电池汽车首席工程师田中义和亲身参与的雷克萨斯LS平台燃料电池汽车路试照片(中网有所改变)。

路试照片与第二代Mirai对比

车载氢瓶体积和容量是关系燃料电池续航里程的最重要因素。参考燃料电池巴士顶部多组氢瓶排列组合、电动车锂电池组底盘平铺方案和思路,单纯从提高燃料电池汽车续航角度出发,氢瓶底盘布置方案无疑是最佳选项。底盘的大面积为燃料电池氢瓶的布置提供了广袤空间。基于雷克萨斯LS平台打造的丰田第二代Mirai燃料电池汽车将大小两个氢瓶垂直布置在底盘,纵向氢瓶取代了雷克萨斯LS平台汽车上的传动轴,氢气搭载量的提升使得第二代Mirai续航里程增加30%。

氢瓶底盘布置方案示意

雷克萨斯LS 500h传动轴示意

区别于丰田第一代Mirai将燃料电池系统底盘平铺方案,第二代Mirai采用燃料电池发动机方案,即将高度集成化的燃料电池系统置于引擎盖下方,燃料电池发动机将更加小型化、紧凑化。

第一代Mirai燃料电池系统局部

丰田汽车公司早在2013年就开始与宝马集团合作开发氢燃料电池技术的驱动系统。自2015年以来,宝马集团研发部门开始在宝马5系GT氢燃料电池车队上使用与丰田联合开发的氢动力驱动系统进行测试。2019年9月,宝马集团首次展示了BMW i Hydrogen NEXT氢燃料电池概念车。视频显示该型概念车的动力系统结构和第二代丰田Mirai燃料电池汽车极其相似。据悉,宝马集团计划于2022年基于BMW X5平台推出下一代氢燃料电池电力驱动系统。BMW i Hydrogen NEXT氢燃料电池概念车证明了氢燃料电池技术能有效集成到BMW X5运动型多功能车型中。

同样采用丰田第二代Mirai动力系统结构的还有梅赛德斯-奔驰GLC F-CELL燃料电池汽车,该车最早在2017年法兰克福车展发布。近日,梅赛德斯-奔驰已正式向德国铁路运营商交付了GLC F-CELL的首批示范车型。

奔驰GLC F-CELL燃料电池汽车动力系统结构

关键字:丰田 燃料电池汽车

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