Toyota Mirai, la nuova berlina a idrogeno

Toyota Mirai, la nuova berlina a idrogeno

8 mar, 2015

Lanciata ufficialmente in Giappone lo scorso dicembre, la nuova (1) verrà introdotta in Europa alla fine dell’estate (2).

Il Salone di Ginevra ospita l’anteprima Europea.

Fonte: Toyota Motor Coporation

 

Ginevra, Svizzera. 3 Marzo 2015. Mirai segna l’inizio di una nuova era nel mondo dell’auto. Grazie all’utilizzo dell’idrogeno, una risorsa energetica importantissima per il futuro del nostro pianeta, questa vettura ottiene una performance senza precedenti, in termini di rispetto per l’ambiente, accanto alla comodità e al piacere di guida che ci si aspetta da una vettura dei giorni nostri.

 

Il assicura il rispetto per l’ambiente e un’efficienza senza precedenti

Mirai sfrutta il (TFCS), un sistema che abbina la tecnologia delle celle a combustibile alla tecnologia Hybrid, ed include un nuovo pacco celle a combustibile, il convertitore e nuovi serbatoi di idrogeno ad alta pressione di produzione Toyota.

Il TFCS risulta molto più efficiente rispetto ai tradizionali motori a combustione interna e non produce CO2 né agenti inquinanti. I clienti potranno apprezzare gli stessi livelli di comodità offerti dalle vetture tradizionali, con una straordinaria autonomia e tempi di rifornimento di circa tre minuti (3).

Mirai offre tutto quello che ci si aspetta da una vettura di ultima generazione: un design riconoscibile al primo sguardo, un eccezionale piacere di guida garantito da una maneggevolezza straordinaria e dal baricentro basso, e un’accelerazione silenziosa ma potente assicurata dal motore elettrico.

L’idrogeno può essere prodotto da un’ampia varietà di fonti naturali diverse e addirittura da materiali di recupero. Può essere ricavato dall’acqua utilizzando fonti rinnovabili come l’energia solare e quella eolica. Una volta compresso, possiede una densità energetica più elevata rispetto alle batterie, è relativamente facile da raccogliere e da trasportare, il che apre quindi l’opportunità di un grande potenziale di sfruttamento su molte altre applicazioni, compresa la produzione energetica su larga scala. Le vetture equipaggiate con celle a combustibile sono capaci di generare autonomamente l’elettricità sviluppata dall’idrogeno e saranno di grande aiuto per la realizzazione di una società basata su questa nuova risorsa, contribuendo alla diversificazione delle fonti energetiche.

 

Il pacco a celle a combustibile Toyota

Il nuovo pacco celle realizzato da Toyota assicura una potenza massima di 114 kW (155 cavalli). L’efficienza nella produzione di energica elettrica è stata migliorata grazie all’adozione di canali di flusso 3D a maglia fine (4) – una première mondiale(5), i quali assicurano una produzione dell’elettricità omogenea sulla superficie delle celle, con dimensioni compatte e una resa elevata, oltre a una densità di potenza pari a 3,1 kW/l, la migliore a livello mondiale6 (superiore di 2,2 volte rispetto a quella del precedente modello Toyota FCHV-adv).

La quantità di acqua sulle membrane elettrolitiche delle celle ha un impatto fondamentale sulla produzione dell’energia elettrica: il controllo del volume si realizza mediante l’adozione di un sistema interno che regola la circolazione dell’acqua rilasciata in seguito alla produzione dell’elettricità, un sistema che consente al pacco celle di offrire la migliore efficienza a livello mondiale (7) nonostante l’assenza dell’umidificatore, che invece era presente nei precedenti modelli a idrogeno prodotti da Toyota.

 

Convertitore di potenza

Il nuovo convertitore di potenza risulta molto compatto. Questo sistema ad alta efficienza e capacità è stato realizzato per aumentare fino a 650 volt la tensione generata dal pacco celle. Riuscendo ad incrementare la tensione, il nuovo convertitore ha consentito la riduzione delle dimensioni del motore elettrico e del numero di celle, abbattendo allo stesso tempo i costi del sistema e migliorando la performance della vettura.

 

Serbatoi ad alta pressione

L’idrogeno è contenuto all’interno di due serbatoi con una superficie a tre strati, realizzata in plastica rinforzata con fibra di carbonio, mentre altri materiali ne consentono l’accumulo ad una pressione di 70 MPa (70 megapascal, circa 700 bar). Rispetto a quelli utilizzati sul modello FCHV-adv, i nuovi serbatoi dispongono di una capacità incrementata del 20%, nonostante la riduzione sia del peso che delle dimensioni, che consente al nuovo sistema di ottenere il miglior rapporto a livello mondiale (8) tra quantità di idrogeno e peso serbatoio, pari a 5,7 wt%9.

 

Una vettura solida e sicura, con una gamma completa di sistemi di sicurezza

Nello sviluppo della nuova Mirai, la sicurezza è stata una priorità imprescindibile, con un approccio di base che ha eliminato il rischio di una fuoriuscita dell’idrogeno, e anche nel fortuito caso che si verificasse un’eventualità del genere, questo viene immediatamente rilevato ed è prontamente garantita l’automatica interruzione del flusso, per prevenire l’accumulo di idrogeno all’interno della vettura.

• Sviluppo di serbatoi ad alta pressione dotati di un’eccellente performance in fatto di resistenza, durata e di prevenzione della permeazione dell’idrogeno.

• Sensori studiati per rilevare la fuoriuscita dell’idrogeno e attivare la chiusura automatica delle valvole del serbatoio.

• I serbatoi e gli altri componenti relativi alla gestione dell’idrogeno sono isolati rispetto all’abitacolo, assicurando il rapido smaltimento delle fuoriuscite.

La protezione del pacco celle e dei serbatoi in caso di incidenti è assicurata dall’adozione di moltissimi componenti la cui struttura è in grado di disperdere e assorbire l’energia derivante da possibili impatti frontali, laterali o posteriori.

La struttura del pacco celle è stata realizzata in un nuovo materiale plastico rinforzato con fibre di carbonio, un materiale leggero, resistente e facilmente realizzabile.

In questo modo la protezione del pacco celle è garantita anche a fronte di possibili contraccolpi causati dalle imperfezioni del manto stradale, che vengono assorbiti dalla struttura di supporto.

Oltre a questi accorgimenti strutturali, la nuova Mirai monta una gamma completa di avanzati sistemi di sicurezza:

• Un sistema Pre-Crash (dotato di radar a onde millimetriche) che aiuta a ridurre il rischio di incidenti e minimizzare i danni attraverso la segnalazione del rischio al conducente e il controllo del sistema frenante.

• Sistema Lane Departure Alert, che utilizza una telecamera per rilevare la segnaletica stradale orizzontale e avvertire il guidatore in caso di uscita dalla corsia.

• Il Drive-start Control, che contiene le partenze repentine e le accelerazioni improvvise durante l’utilizzo del cambio.

• Il Blind Spot Monitor, che utilizza un radar per rilevare le vetture presenti nelle corsie adiacenti e massimizzare la sicurezza, compensando la mancanza di visibilità negli angoli ciechi e nei cambi di corsia.

 

Un design riconoscibile al primo sguardo

La realizzazione delle linee del frontale ha visto l’impiego di una nuova tecnica studiata per enfatizzare le griglie che aspirano l’aria necessaria al raffreddamento delle celle e a fornire loro l’ossigeno. L’insolito design del frontale esalta il carattere straordinario di questa nuova vettura.

L’elegante profilo evoca la forma sinuosa di una goccia d’acqua, riuscendo così a esprimere la caratteristica fondamentale di questo modello, e cioè la capacità di “respirare aria per restituire acqua”. Le guide sul tetto e il cofano sembrano quasi fuoriuscire dalla scocca, creando così l’impressione di un veicolo dal baricentro basso capace però di esprimersi in una linea futuristica.

Il posteriore della vettura presenta un profilo più audace, con una forma trapezoidale che si estende dalla cornice della targa fino a toccare gli angoli del paraurti, e si sposta all’esterno verso le ruote, mentre il bordo superiore del paraurti enfatizza la larghezza dell’automobile trasmettendo al contempo una sensazione di grande stabilità.

I gruppi ottici trasmettono una sensazione di lusso ed alta tecnologia, grazie al loro particolare design, caratterizzato da un profilo ultrasottile con quattro LED e dissipatori di calore a vista. Le luci laterali e gli indicatori di direzione anteriori sono separati dai gruppi ottici, per integrarsi – questi ultimi – con le griglie laterali, definiti da una forma alquanto sottile. Tutto questo ha consentito la creazione di un design allo stesso tempo pulito e tecnologico, con un’aerodinamica studiata per migliorare lo scorrimento del flusso dell’aria lungo la vettura.

La nuova Mirai sarà inizialmente disponibile con cerchi in lega da 17” estremamente leggeri, ottenuti grazie all’utilizzo di un particolare processo di intaglio10. Saranno inoltre disponibili ben sei colori esterni.

 

Interni dal design futuristico

Di profilo, la nuova Mirai unisce il frontale e il posteriore della vettura esprimendo una piacevole sensazione di continuità. Questo ha permesso di sviluppare un abitacolo molto elegante, dotato di rivestimenti soft-touch sulle portiere e su altre superfici interne e di inserti cromati che esaltano la luminosità all’interno dell’abitacolo.

I sedili anteriori si adattano perfettamente al corpo degli occupanti grazie al particolare processo di schiumatura11 adottato per la loro realizzazione. I sedili dispongono della regolazione elettrica di serie a otto posizioni, che consente di trovare la posizione ottimale per gli occupanti, e di una funzione elettrica di supporto lombare sia sul lato guida che sul lato passeggero.

Il quadro centrale, posizionato nella parte alta del pannello strumenti, include il tachimetro e un display multi-informazioni a cristalli liquidi TFT da 4,2” il cui design sembra quasi emergere dalla plancia. Il guidatore ha la possibilità di interagire utilizzando i controlli presenti sul volante.

I comandi per il riscaldamento dei sedili, insieme ad altre funzioni, sono gestibili dal pannello elettrostatico di controllo del climatizzatore, semplicemente sfiorando il display.

Tra le funzioni disponibili di serie realizzate per offrire i massimi livelli di comfort Mirai offre: riscaldamento per il volante e per i sedili (con due impostazioni di temperatura indipendenti disponibili per ogni sedile) che assicura un riscaldamento immediato e riduce al tempo stesso i consumi energetici; il controllo indipendente della temperatura tra la parte destra e sinistra dell’abitacolo (incluso il comando per la modalità Eco); una nanotecnologia “Nanoe”12 per la purificazione dell’aria, per assicurare agli occupanti la possibilità di respirare aria pulita in qualsiasi momento. Per gli interni saranno disponibili tre colori, inclusa la variante Warm White.

 

Grande mangegevolezza e straordinaria silenziosità, per un piacere di guida eccezionale

L’elevata potenza del pacco celle e il controllo ottimale della batteria forniscono energia al motore elettrico assicurando una grande reattività a qualsiasi velocità di marcia.

Questo consente un incremento immediato dei livelli di coppia, al minimo comando impresso all’acceleratore, offrendo così una progressione di marcia consistente e lineare allo stesso tempo.

La maneggevolezza e il comfort di guida sono stati incrementati grazie al posizionamento di diversi componenti principali (come il pacco celle e i serbatoi) in posizione centrale sotto il pianale, in maniera tale da abbassare il baricentro della vettura e offrire un’ottimale distribuzione dei pesi tra la parte anteriore e quella posteriore, oltre ovviamente all’adozione di una scocca che assicura la massima rigidità attorno alla sospensione posteriore.

Il rivestimento totale del sottoscocca e la forma aerodinamica delle luci, aiutano a ridurre la resistenza al vento e a migliorare i consumi e la stabilità della vettura. Le alette stabilizzatrici posizionate ai lati dei gruppi ottici posteriori aiutano a migliorare ulteriormente la stabilità in rettilineo.

L’eccezionale silenziosità della vettura a qualsiasi velocità è garantita dal funzionamento del motore elettrico e dalla riduzione dei fruscii aerodinamici durante la marcia, oltre ad aver sigillato completamente i diversi componenti della scocca, tra cui il cristallo del parabrezza e quelli laterali, grazie anche all’impiego di materiali isolanti all’interno dell’abitacolo.

La modalità “Bs” (Brake Support) sfrutta in maniera efficace la frenata rigenerativa, migliorando la performance del sistema frenante quando il guidatore decide di ridurre notevolmente la velocità della vettura, ad esempio in caso di lunghi tratti di strada in discesa.

 

 

Toyota decide di concedere a titolo gratuito i brevetti relativi alle celle a combustibile

Nell’ottica di una maggiore diffusione delle celle a combustibile (FCV), Toyota Motor Corporation ha deciso di concedere l’utilizzo gratuito di circa 5.680 brevetti di sua proprietà relativi a questa tecnologia innovativa, inclusi alcuni ancora in attesa di certificazione.

Toyota è convinta che l’incoraggiamento di un utilizzo diffuso degli FCV sia un fattore di enorme importanza, oltre alla partecipazione ad iniziative in collaborazione con le aziende fornitrici di energia elettrica, intenzionate a estendere le infrastrutture per il rifornimento di idrogeno, e con i costruttori Automotive, ansiosi di procedere con lo sviluppo delle vetture a idrogeno.

Toyota concederà gratuitamente i propri brevetti a tutti i soggetti coinvolti nella produzione e nella vendita degli FCV in occasione del lancio sul mercato, in un periodo che dovrebbe proseguire fino al 2020. L’iniziativa implica brevetti di fondamentale importanza per lo sviluppo e la realizzazione degli FCV, inclusi quelli relativi ai pacchi di celle (circa 1970 brevetti), ai serbatoi di idrogeno ad alta pressione (circa 290) e alla tecnologia di controllo del Fuel Cell System (circa 3350).

Per agevolare un’espansione più rapida del network di rifornimento, Toyota concederà inoltre a titolo gratuito un totale di circa 70 brevetti riguardanti le stazioni di rifornimento, relativi sia alla loro realizzazione che al funzionamento.

Toyota ha intenzione di rendere i brevetti disponibili a tutte quelle aziende e organizzazioni che decideranno di sottoscrivere un contratto con la Toyota stessa, contratti che saranno stipulati in seguito a trattative basate su specifici piani di utilizzo, in linea con le procedure standard relative all’utilizzo dei brevetti.

Da sempre Toyota segue una politica molto aperta in fatto di proprietà intellettuali, concedendo a terze parti i propri brevetti, previo pagamento di un’adeguata commissione. La libera concessione dei diritti relativi agli FCV rappresenta quindi un ulteriore passo in avanti nella promozione e diffusione degli FCV e un contributo attivo alla realizzazione di una società fondata sullo sfruttamento dell’idrogeno.

 

Principalli caratteristiche tecniche

Lunghezza 4.890 mm

Larghezza 1.815 mm

Altezza 1.535 mm

Passo 2.780 mm

Carreggiata (fronte/retro) 1.535/1.545 mm

Altezza minima da terra 130 mm

Lunghezza interna 2.040 mm

Larghezza interna 1.465 mm

Altezza interna 1.185 mm

Peso in ordine di marcia 1.850 kg

Posti 4

 

Toyota Fuel Cell System (TFCS) – Specifiche tecniche

Pacco celle

Nome: Toyota FC Stack

Tipo: Celle a Combustibile ad Elettroliti polimerici (tipo celle)

Densità di potenza max: 3,1 kW/l

Potenza massima: 114 kW (155 CV)

Sistema di umidificazione: circolazione interna (senza umidificatore)

Serbatoio idrogeno ad alta pressione

Numero di serbatoi: 2

Pressione nominale: 70 MPa (circa 700 bar)

Densità gravimetrica: 5,7 wt%

Volume interno: 122,4 litri (serbatoio anteriore:ì 60 litri; serbatoio posteriore: 62,4 litri)

Motore Tipo: Generatore elettrico sincrono AC

Potenza massima: 113 kW (155 CV)

Coppia massima: 335 Nm

Batteria Tipo: Nichel-metallo idruro

 

Piano di lancio in Europa

Lancio: settembre 2015

Mercati: Danimarca, Germania e Gran Bretagna nel 2015, altri mercati verranno definiti nel 2017

Volume annuo: 50 – 100 vetture l’anno nel 2015 e 2016

Prezzo: circa € 66.000 + IVA (in Germania)

Impianto di produzione: Motomachi Plant, Toyota Motor Corporation

 

Note

1 Futuro in Giapponese.

2 Le vendite inizieranno nelle aree dotate di stazioni di rifornimento per l’idrogeno e in quelle limitrofe.

3 In base ai dati rilevati da Toyota in caso di rifornimento presso stazioni che forniscono idrogeno a una pressione di 70 MPa secondo agli standard SAEe J2601 (temperatura esterna: 20°C, pressione serbatoio dopo avvenuto rifornimento: 10 MPa). I tempi possono variare a seconda della pressione di rifornimento e della temperatura esterna.

4 Canali disposti in una struttura a trama tridimensionale, che migliora la dispersione dell’aria (ossigeno), consentendo la produzione omogenea dell’elettricità sulla superficie delle celle.

5 Al mese di novembre 2014, in base alle ricerche svolte da TMC.

6 Al mese di novembre 2014, in base alle ricerche svolte da TMC.

7 Al mese di novembre 2014, in base alle ricerche svolte da TMC.

8 Al mese di novembre 2014, in base alle ricerche svolte da TMC.

9 Rapporto tra massa idrogeno immagazzinabile e peso del serbatoio.

10 Processo di produzione utilizzato per ridurre il peso dei cerchi in alluminio. Il metallo viene limato a partire dalla linea che divide il disco dal cerchio, per ridurre il peso di circa 500 grammi.

11 In passato, le imbottiture venivano modellate separatamente per poi essere ricoperte. L’attuale processo di produzione della schiuma espansa invece prevede che i rivestimenti dei sedili vengono vengano inseriti negli stampi per poi essere riempiti con materiale uretano

 

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TAGS: salone ginevra tfcs Toyota Fuel Cell System toyota mirai

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