Зажигаем за рулем Toyota Mirai — первого серийного водородомобиля

23-Toyota-Mirai_zr-12_15

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.

Экстерьер Toyota Mirai

Потому что первое, на что обращают внимание автолюбители, — футуристический экстерьер транспортного средства. Форма кузова обтекаемая, головная оптика состоит из четырех светодиодных блоков фар ближнего и дальнего света.

Капот сильно приподнят. На небольшой радиаторной решетке, соединяющей фары, в хромированном стиле размещена эмблема автоконцерна.

Основной элемент спереди — громадный бампер, большую часть которого составляют воздухозаборники с вертикальными светодиодными ДХО с функциями поворотников.

Стильный вид у седана и сбоку. Фонарь с оконной рамой соединен эффектной черной вставкой. Контуры крыши ниспадающие и плавные, а стойка с рельефными выштамповками немного выступает вперед.

Корма Toyota Mirai выглядит не менее оригинально: задние фары напоминают большие воздухозаборники. Здесь же находится габаритная крышка багажника с логотипом компании, который делит на две части светодиодную линию. Задний бампер автомобиля углубляется к светоотражателю, выполненному в форме треугольника. Выхлопные трубы по понятным причинам отсутствуют.

Большая площадь остекления практически исключает наличие «мертвых зон».

В конце обзора экстерьера укажем габариты четырехдверного автомобиля:

• длина – 4890 мм;
• высота – 1535;
• ширина – 1815.

Клиренс Mirai не превышает 130, а расстояние между осями — 2780 мм. — типичные показатели городского автомобиля.

03-Toyota-Mirai_zr-12_15

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.

01-Toyota-Mirai_zr-12_15

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!

Как работает водородный двигатель

Главной причиной поиска нового источника энергии для автомобильных двигателей стала острая необходимость сокращения вредных выбросов. Современные технологии очистки отработанного топлива позволяют сократить объёмы выбросов до сотен граммов на километр пути. Но ситуация усугубляется неконтролируемым ростом числа автомашин на дорогах: разбухающий автомобильный поток нивелирует качество современных технологий удаления кислородно-углеродной смеси.

Принципиальная схема водородного автомобиля Toyota Mirai

Наиболее перспективным направлением развития водородной технологии является применение топливных элементов. Они способны производить электроэнергию, располагаясь непосредственно на борту транспортного средства. В числе прочих разработкой гибридного водородного двигателя занимаются инженеры японской автомобильной корпорации Toyota Motor Corporation. В 2014 году под этой появился первый в мире серийный автомобиль на водороде – Mirai (в переводе с японского – «будущее»).

Машина «нафарширована» техническими новинками

Силовая установка Toyota Mirai – гибридная, включает три составные части:

• батарея топливных элементов TFCS;
• водородные баллоны высокого давления;
• повышающий преобразователь.

Батарея способна производить 114 кВт мощности, что по DIN эквивалентно 155 л.с. Удельная мощность батареи TFCS (3,1 кВт/л) более, чем в 2 раза выше первого варианта, разработанного инженерами Toyota – FCHV-advantage.

13-Toyota-Mirai_zr-12_15

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.

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.

Mirai

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

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):

Водород хранится в баке, затем он смешивается с забортным воздухом, в результате реакции в топливном элементе получается электричество, от которого (после преобразования до нужного напряжения) и работает мотор переменного тока. Очевидно, что главный плюс такого авто — экологически чистый «выхлоп», каждый школьник знает что при реакции водорода и кислорода получится водяной пар. Внутри авто есть емкость, воду из которой надо периодически сливать. Вода судя по всему, достаточно чистая, один из авторов обзоров не побоялся ее даже выпить:

Мощность встроенного генератора достаточно велика, автомобиль можно даже использовать в качестве резервного источника электричества мощностью до 9КВт. Сам водород хранится в баке с давлением 10МПа, время заправки составляет 3-5 минут, заявленный производителем запас хода составляет до 600км. По заявлению производителя, усиленный карбоном бак является достаточно прочным и безопасным, чтобы выдержать ДТП.

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.

Не менее важным шагом является унификация заправочных станций: был принят единый стандарт, что позволяет с одной стороны, другим производителям делать авто (и заправочные станции) с коннекторами одинакового типа, с другой стороны, пользователи разных моделей получают преимущество от появления большего числа станций.

Что касается цен, в Германии килограмм водорода стоит 9.5€, заправка полного бака (емкостью в 4.7кг) обойдется примерно в 45€. При запасе хода в 600км, можно примерно посчитать стоимость эксплуатации, которая составит 7.5€ на 100км. Для сравнения, цена бензина Е10 составляет 1.3€, т.е. 10л бензина обойдется в 13€. В общем, стоимость заправки выходит примерно одинакова.

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 2021 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-uk

PPS: Вся собранная выше информация была найдена в открытых источниках, 100% достоверность не гарантируется. Если есть какие-то неточности, пишите, исправлю.

Mirai_Antuan

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

История модели

Впервые концепт будущего автомобиля появился в конце 2013 года на Токийском автосалоне. И носил он название Toyota FCV. Но история модели, а точнее, водородной силовой установки, началась на много раньше.

Концептуальный автомобиль Toyota FCV

Для начала несколько слов о принципе работы топливных элементов, на которых ездит Мирай.

Топливным элементом является устройство, в котором происходит химическая реакция, в ходе которой реагирует водород и воздух, в результате неё напрямую вырабатывается электроэнергия. В ходе этой реакции, процесса горения не происходит. Результатом реакции является дистиллированная вода. Данное устройство отличается невероятно большим КПД, который составляет порядка 80%. Для сравнения в традиционных ДВС он не превышает 30%.

Первые опыты по использованию этой технологии, компания Тойота начала в далёком 1992 году. Ну а первая машина, оснащённая топливными элементами, появилась уже в 1996 году.

Первый автомобиль, оснащённый двигателем на топливных элементах, поступил в продажу в 2002 году. И был это кроссовер Toyota Highlander, ограниченная серия которого была продана в Японии и США.

Ну и продажи первого полноценного серийного автомобиля начались в 2014 году. Машина получила название Mirai, что можно перевести как будущее.

Honda-FCV-Concept-rear-three-quarter

Honda Clarity Fuel Cell.
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 2021 года.

Зажигаем за рулем Toyota Mirai — первого серийного водородомобиля

Технические характеристики

Как работает Toyota Miraii? Автомобиль оснащен фирменной инновационной технологией TFCS. С помощью топливных элементов FC Stack (мощность — 114 кВт) водород преобразуется в электроток. Он поступает в преобразователь FC Boost Converter, и напряжение поднимается до 650 В. При этом образуется вода. Поэтому под днищем имеется слив для ее оттока.

Важным элементом системы является синхронный электрический мотор переменного тока. Он генерирует 113 кВт (154 л. с.) Предельный крутящий момент достигает отметки в 335 Нм.

Водородная Toyota Mirai имеет два бака, в которых хранится водород. Один установлен спереди, второй — сзади. Их объем, соответственно, 60 / 62,4 л. В емкости, расположенные под дном седана, под давлением 70 МПа закачивается водород.

Каждый бак состоит из трех пластиковых слоев:

1. Внутренний. Он предотвращает утечку водорода.
2. Средний. Это пластик, армированный углеволокном.
3. Внешний. Он армирован стекловолокном для защиты наружной поверхности от износа.

В никель-металл-гидридный аккумулятор, собирающий рекуперативную энергию, поступают воздух из передних заборов и водород из баков, оснащенных датчиками. Если возникнет опасность, они подают тревожный сигнал и перекрывают клапаны для предотвращения утечки газа.

Бак полностью заполняется за 3 минуты. Многих автолюбителей интересует, как заправлять Toyota Mirai. Для заправки используется штуцер, выполняющий функции насоса и перекачивающий водород из заправочного баллона в бак автомобиля.

С полным баком седан способен проехать чуть больше 480 км. Если говорить об экономической целесообразности, например, в Германии на каждые 100 км расход в эквиваленте денег составит €7,5. А вот цена 10 л. бензина составляет €13. Поэтому у Toyota Mirai расход водорода вполне конкурентоспособный с традиционным топливом.

Снаряженная масса автомобиля достигает 1,85 т. На Toyota Mirai стоит относительно слабый двигатель, поэтому до «сотни» водородный седан разгоняется за 9 секунд. Предельная скорость — 175 км/ч.

Оси автомобиля оснащены подвесками. Спереди стоит многорычажная независимая, сзади монтирована полунезависимая с торсионной балкой. Колеса укомплектованы дисковыми тормозами с технологией рекуперации (передние шасси вентилируемые) и легкосплавными дисками R17.

В базовой комплектации у Toyota Mirai (2020) характеристики предполагают безключевой доступ, парктроник и системы:

• круиз-контроля;
• электронного тормоза и экстренного торможения;
• антипробуксовки;
• контроля скорости и стабильности;
• антиблокировки — ABS;
• распределения тормозного усилия — EBF;
• мониторинга слепых зон — Blind Spot Monitor;
• контроля тормоза и акселератора — Smart Stop.