Toyotina vizija budućeg održivog društva temelji se na vodiku i prepoznaje vrijednost vodika kao održivog i obilnog izvora za prijenos i pohranu energije. Ima potencijal ostvarivanja kretanja uz nultu emisiju ugljika, ne samo u cestovnim vozilima, nego isto tako u vlakovima, brodovima i zrakoplovima te stvaranja energije za industriju, urede i kućanstva. Osim toga, to je učinkovit način pohrane obnovljive energije uz mogućnost prijenosa onamo gdje je potrebna.

Toyota je započela razvoj električnih vozila s vodikovim gorivnim člancima 1992. godine, uspješnim predstavljanjem limuzine Mirai na svjetskim tržištima 2014. godine. Ovo izuzetno postignuće je utemeljeno na predvodničkom iskustvu ovog proizvođača u hibridnoj tehnologiji, ključnoj tehnologiji za široku paletu pogonskih sklopova raznih elektrificiranih vozila.

Osnovni koncept hibridnog pogona je uspješno primijenjen u stvaranju hibridnih električnih (HEV), plug-in hibridnih električnih (PHEV), baterijskih električnih (BEV) i – a, tu je Mirai predvodnik – električnih vozila s gorivnim člancima (FCEV). Svaki ima kvalitete primijenjene za različite zahtjeve mobilnosti: na primjer, BEV za kraće gradske vožnje; HEV i PHEV za općenitiju primjenu i osobna putovanja na veće udaljenosti; a FCEV za veće i teže putničke automobile, teška vozila i javni prijevoz.

Toyota predstavlja novu generaciju modela Mirai, automobila koji podiže tehnologiju FCEV na višu razinu i nudi emotivniju privlačnost kupcima u pogledu dinamike, suvremenog izgleda i više užitka u voznim performansama. Sveobuhvatno izmijenjen sustav gorivnih članaka, inteligentno pakiranje i aerodinamička učinkovitost pomažu u povećanju dosega vožnje na oko 650 km, pri čemu je voda jedina emisija.

Poboljšanja u performansama i oblikovanju

U razvoju nove izvedbe modela Mirai, Toyota je bila odlučna pružiti sveobuhvatna poboljšanja radi povećanja privlačnosti kupcima, od razine performansi do načina na koji izgleda i na koji se vozi.

Prioritet je bio poboljšati doseg vožnje u usporedbi s modelom prve generacije, te premašiti udaljenosti koje uobičajeno dosežu baterijska električna vozila. Povećana snaga i kapacitet spremnika vodika, poboljšana učinkovitost i bolja aerodinamika, sve to pridonosi povećanju dosega vožnje za 30 posto, na oko 650 km. Time novi Mirai dobiva istinske mogućnost vožnje na duge staze.

Pakiranje je isto tako značajno poboljšano jer je novi Mirai izgrađen na Toyotinoj modularnoj platformi GA-L. Učinkovitiji i dobro uravnoteženi razmještaj novog pogonskog sklopa FCEV, prije svega premještanje paketa gorivnih članaka, više nisu ispod kabine, nego u 'prostoru motora', je omogućio prostraniju unutrašnjost s pet sjedala i povećanje prostora za noge za putnike straga.

Novi Mirai isto tako, ima atraktivnije proporcije: ukupna visina je smanjena za 65 mm na 1470 mm, a međuosovinski razmak je povećan za 140 mm (2920 mm). Stražnji prevjes je povećan za 85 mm, ukupna duljina vozila je sada 4975 mm. Povećanje širine traga za 75 mm i korištenje većih guma od 19 i 20 cola pridodaje se nižem i dinamičnijem stavu i vizualnom dojmu nižeg težišta novog Miraija.

Emotivnija privlačnost kupcima

Jedan od glavnih ciljeva za novi Mirai bio je dati automobilu snažniju emotivnu privlačnost, čineći ga automobilom koji će privući ljude zbog svog izgleda i načina na koji se vozi, pored ekoloških pogodnosti. Nova platforma GA-L i Toyotin napredak u tehnologijama FCEV to su omogućile.

Platforma GA-L

Korištenje platforme GA-L je omogućilo slaganje gorivnih članaka i sklopova pogonskog sustava na način kojim se bolje koristi raspoloživi prostor. Ishod je prostranija putnička kabina s pet sjedala ii bolja ravnoteža podvozja. Možda najznačajnije, time se omogućava ugradnja tri visokotlačna spremnika vodika, čime se poveća količina goriva, a time i doseg vožnje automobila; za 30 posto.

Spremnici su raspoređeni u obliku slova 'T', pri čemu je najduži postavljen uzdužno i središnje, ispod podnice vozila, dok su dva manja spremnika postavljena bočno ispod stražnjih sjedala i prtljažnika. Sveukupno, u njih je moguće smjestiti 5,6 kg vodika, u usporedbi s 4,6 kg u dva spremnika na sadašnjem Miraiju. Njihov smještaj pridonosi nižem težištu automobila, uz zadržavanje zapremine prtljažnika.

Ova nova arhitektura omogućava i pomicanje potpuno novih vodikovih gorivnih članaka iz njihovog sadašnjeg položaja ispod podnice u prednji prostor (ekvivalent prostoru motora), dok su (kompaktnija) visokonaponska baterija i elektromotor smješteni iznad stražnje osovine. Kako je niže objašnjeno, smještaj pogonskog sklopa je optimiran kako bi novi Mirai imao raspored težine sprijeda-straga 50:50.

Spremnici su čvršći, višeslojne konstrukcije te izuzetno težinski učinkoviti, a vodik čini 6 posto ukupne težine goriva i spremnika.

Novi paket gorivnih članaka

Toyotin novi paket gorivnih članaka i pretvarač snage gorivnih članaka (fuel cell power converter ili FCPC) su razvijeni posebno za korištenje uz platformu GA-L. Konstruktori su uspjeli posložiti sve dijelove unutar okvira paketa (uključujući pumpe za vodu, intercooler, klima uređaj i zračne kompresore te pumpu za recirkulaciju vodika) pri čemu su svaki sklop učinili manjim i lakšim, istovremeno poboljšavajući performanse. Kućište paketa gorivnih članaka je sada manje zahvaljujući zavarivanju trenjem, što je smanjilo zazor između gorivnog članka i kućišta.

Paket gorivnih članaka koristi kruti polimer, kao na aktualnom Miraiju, ali je sada manji i ima manje članaka (330 umjesto 370). Unatoč tome, postavio je novi rekord u pogledu specifične gustoće snage od 5,4 kW/l (isključujući rubne ploče). Najveća snaga je na taj način povećana s 114 kW na 128 kW. Poboljšan je i rad na niskim temperaturama, pa je sada pokretanje moguće i pri temperaturama od -30˚C.

Koncentracijom spojeva sustava unutar kućišta, smanjen je broj potrebnih dijelova, čime je ostvarena dodatna ušteda prostora i težine.

Usredotočivši se na inovacije i poboljšanja u svim komponentama, ostvarena je ušteda na težini od 50 posto, uz povećanje snage od 12 posto. Nove mjere uključuju pomicanje paketa, smanjenje veličine i težine članaka, optimiranje oblika separatora plinskog voda i korištenje inovativnih materijala za elektrode.

Ovaj sklop uključuje i istosmjerni konverter gorivnih članaka (Fuel Cell DC-DC Converter - FDC) kao i modularne visokonaponske dijelove, uz smanjenje veličine za 21 posto u usporedbi s aktualnim sustavom. Težina je smanjena za 2,9 kg, na 25,5 kg. Napredna tehnologija je pridonijela uštedi prostora, uz prvo Toyotino korištenje poluvodičkog materijala sljedeće generacije od silicijevog karbida u tranzistorima inteligentnog modula snage (intelligent power model ili IPM). Time se omogućava povećanje izlazne snage i manja potrošnja električne energije uz istovremeno korištenje manje tranzistora, što s druge strane omogućava smanjenje dimenzija FCPC-a.

Isti pristup smanjenja veličine i težine je primijenjen i na druge dijelove paketa gorivnih članaka. Ulaz zraka je oblikovan kako bi omogućio mali gubitak tlaka i sadrži materijale koji upijaju zvuk, pa je tako šum iz uvodnika zraka nezamjetan u kabini. Ispuh koristi cijev od smole te je oblikovan tako da omogući izbacivanje velike količine zraka i vode; prigušivač velikog kapaciteta pridonosi tišini u kabini. Cjelokupni zračni sustav je gotovo 30 posto manji nego na aktualnom Miraiju, a teži više od trećine manje (34,4 posto).

Litij-ionska baterija

Novi Mirai je opremljen litij-ionskom visokonaponskom baterijom umjesto nikal-metal hidridnog sklopa aktualnog modela. Iako je manja veličinom, energija je gušće pohranjena, pa je izlazna snaga veća, uz smanjeni utjecaj na okoliš. Sadrži 84 članka, napon je 310,8 V umjesto 244,8, a kapacitet je 4,0 Ah, umjesto 6,5 Ah. Ukupna težina je smanjena s 46,9 na 44,6 kg. Snaga je povećana s 25,5 kW x 10 sekundi na 31,5 kW x 10 sekundi.

Manje dimenzije baterije omogućavaju njezin smještaj iza stražnjih sjedala, pri čemu ne smanjuju veličinu prtljažnika. Ostvarena je optimirana trasa zraka za hlađenje, s diskretnim uvodnicima s obje strane stražnjih sjedala.

Dinamičke performanse

Korištenjem platforme GA-L za novi Mirai automobil je dobio značajne pogodnosti nižeg težišta, poboljšanih inercijskih karakteristika i značajno povećane krutosti karoserije, što sve pridonosi vrhunskim dinamičkim performansama.

Paket gorivnih članaka sada više nije ispod podnice vozila, nego je smješten u prednji prostor, dok su baterija i elektromotor smješteni straga, pa je tako postignuta ravnomjerna raspodjela težine sprijeda-straga od 50:50, čime je Mirai dobio temeljne karakteristike stabilnosti automobila s motorom smještenim naprijed.

Krutost karoserije je povećana strateškim razmještajem ukruta i ojačanja, širom primjenom ljepila, te korištenjem laserskog zavarivanja.

Na novoj platformi su smješteni i prednji i stražnji multilink ovjesi, umjesto dosadašnje konfiguracije s MacPhersonovom nogom sprijeda i torzijskim štapom straga. Ovakva izvedba omogućava još veću stabilnost, upravljivost i udobnost vožnje. Pojedinosti uključuju korištenje debljih stabilizatora, optimalni smještaj gornjeg i donjeg kuglastog zgloba i sveukupno veću krutost ovjesa, pružajući pogodnosti u pogledu odziva i stabilnosti.

Dodatne pogodnosti su postignute korištenjem većih naplataka i guma na Miraiju. Na naplatke od 19 i 20 cola su postavljene gume 235/55R19 odnosno 245/45R20, s malim otporom kotrljanja i malom bukom, pridonoseći smanjenju potrošnje goriva, kvaliteti upravljanja, stabilnosti i maloj razini buke u kabini. Korištenjem naplataka i guma većeg promjera ostvaren je prostor potreban za novi raspored s tri spremnika vodika.

Poboljšana aerodinamika automobila, s nižim krovom, punom donjom podnicom i manjim koeficijentom otpora zraka, isto tako igra ulogu u podizanju kvalitete upravljanja i stabilnosti, kao i ostvarivanju većeg dosega vožnje.

Novi Mirai se ponosi i poboljšanim voznim karakteristikama. Dodatna snaga koju proizvode novi paket gorivnih članaka i baterija prikuplja se radi osiguravanja mirnog, linearnog pokretanja, uz ubrzanje usklađeno s vozačevim pritiskom na papučicu gasa. Vožnja na autocesti je opuštena i bez napetosti, uz odličan odziv dostupan pri svim brzinama. U vožnji po zavojitim, otvorenim cestama, staloženost novog Miraija se kombinira s dobri ubrzanjem na izlasku iz zavoja.

Čisti zrak u vožnji

Okolišne pogodnosti vožnje Toyote Mirai nadmašuju puku nultu emisiju, i idu do 'negativne emisije' – ovaj automobil doista čisti zrak dok se kreće.

Toyotina inovacija, pročistač nalik katalizatoru je smješten u usisu zraka. Kako vozilo uvlači zrak radi dobave do gorivnog članka, električni naboj na tekstilnom ulošku zraka hvata mikroskopske čestice onečišćenja, uključujući sumporov dioksid (SO2), dušične okside (NOx) i čestice PM 2,5. Ovaj sustav učinkovito uklanja 90 do 100 posto čestica promjera od 0 i 2,5 mikrona iz zraka dok ovaj prolazi kroz sustav gorivnih članaka.

Toyota cilja na deseterostruko povećanje prodaje

Uz uvođenje novog Miraija, Toyota želi ostvariti veću tržišni proboj uz deseterostruko povećanje prodaje. Ovakvom rastu će pridonijeti snažnije performanse novog modela i veća privlačnost za kupce, prije svega zahvaljujući činjenici da je sada dostupniji jer je prodajna cijena smanjena za oko 20 posto.

Praktičnost vlasništva vodikovog FCEV će se isto tako stabilno povećavati kroz poboljšanje infrastrukture vodika na tržištima, povećanje broja punionica i kako vlade i lokalne vlasti budu uvodile nove poticaje i propise za čišću mobilnost.

Očekuje se da će novi Mirai biti u prodaji u 2021. s cijenom nižom nego što je to bio Mirai 1. generacije.