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揭秘氫燃料發(fā)動機(jī)車輛量產(chǎn)進(jìn)程

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6月5日,日本超級耐力賽第二站富士24小時耐力賽在富士國際賽車場舉行,搭載氫燃料發(fā)動機(jī)COROLLA和使用碳中和燃料的TOYOTA GR86順利完賽。這也是氫燃料發(fā)動機(jī)COROLLA第二次挑戰(zhàn)超級耐力賽。

這一年來,氫燃料發(fā)動機(jī)COROLLA實現(xiàn)了飛躍式的進(jìn)步。今天,我們就向大家講解和展示氫燃料發(fā)動機(jī)車輛的研發(fā)和上市之路。

01氫燃料發(fā)動機(jī)車輛離上市究竟還有多遠(yuǎn)?

就大家最關(guān)心的“氫燃料發(fā)動機(jī)車輛的上市”問題,GAZOO Racing公司的佐藤總裁為大家準(zhǔn)備了一張目前氫燃料發(fā)動機(jī)所處研發(fā)階段的圖。

如圖所示,佐藤總裁表示豐田將繼續(xù)在商用和乘用兩個領(lǐng)域分別進(jìn)行挑戰(zhàn),目前處在研發(fā)和量產(chǎn)化的第四個階段。距離去年富士24小時耐力賽僅一年的時間里,氫燃料發(fā)動機(jī)的輸出功率提高了約20%,扭矩提高了約30%。同時續(xù)航距離增加了約20%,加氫時間也從原來的5分鐘減少到1分半,縮短了約70%。盡管我們已取得了長足的進(jìn)步,但離上市發(fā)售,仍有很多問題亟待解決。在進(jìn)一步推進(jìn)動力傳動系統(tǒng)進(jìn)步的同時,將面臨車輛布局(傳動系統(tǒng)、操作系統(tǒng)、乘坐空間、后備箱等車輛的布局)的巨大挑戰(zhàn)。

02氫燃料發(fā)動機(jī)車輛能滿足后排乘坐空間需求么?

這也正是我們在下一個研發(fā)階段將要面臨的挑戰(zhàn)。說到乘用車的銷售,保證后排的乘坐空間是非常重要的一點。目前,參賽車輛在后座上放置有4個燃料罐。如果后座要坐人的話,就需要采取應(yīng)對措施,比如將燃料罐的體積縮小,將其移到車廂外等。這次在富士國際賽車場的活動廣場上,我們也展示了實現(xiàn)上述車輛布局的實證試驗車,以COROLLA CROSS為基礎(chǔ),配備與氫燃料發(fā)動機(jī)COROLLA相同的3缸渦輪發(fā)動機(jī),底下還有2個儲氫罐。

03對于氫能源的利用,豐田下一步有什么新挑戰(zhàn)?

下一步,豐田將向“使用液氫”發(fā)起挑戰(zhàn)。這也是確保車廂后座空間的有效方法。現(xiàn)在,參賽車輛使用的燃料是氣氫。如若將氫液化,那么體積的能量密度則可得到提升,有效提高續(xù)航能力。另外,氣氫需要高壓填充儲存,因此儲氫罐的形狀為圓筒形,相對而言儲存液氫的形式自由度則更高,便于優(yōu)化占用空間。在本次比賽的加氫區(qū),還停放了一輛以液氫為燃料的概念車。通過使用液氫,車輛裝載的氫燃料量約為以前的2倍,不僅能優(yōu)化車內(nèi)空間,還可提升加氫區(qū)的潛力,改變現(xiàn)有布局。液氫還不需要設(shè)置壓縮機(jī)、冷卻氫時所用換熱器等設(shè)備,加氫區(qū)占用面積僅有以往使用氣氫時的四分之一。

GR車輛研發(fā)部的伊東主管針對液氫這樣說道:接下來,我們要豐富儲氫方式的選項。即便是將來液氫存儲技術(shù)成熟,我們也不會全部使用液氫。氣體與液體有著各自的優(yōu)點,我們希望保留更多的選擇。當(dāng)然,將液氫實用化目前還面臨很多課題。如填充或儲藏氫時,如何保持低于-253℃的溫度,如何應(yīng)對儲氫罐中自然氣化的氫等,與氣氫有著許多不同的難點需要克服。

04通向量產(chǎn)銷售之路

面對量產(chǎn)銷售,不僅要重視發(fā)動機(jī)的研發(fā)工作,還要考慮車輛的總體設(shè)計,如增加使用氣氫或液氫燃料等選項。接下來,要面臨的下一個研發(fā)課題就是如何適用于賽場外環(huán)境。譬如,賽場上的汽車會使用油門從關(guān)閉到全開的全部動力系統(tǒng)區(qū)域,而街道上的車輛一般不會這樣,因此需要采集日常使用數(shù)據(jù)。

譬如,賽場上的汽車會使用油門從關(guān)閉到全開的全部動力系統(tǒng)區(qū)域,而街道上的車輛一般不會這樣,因此需要采集日常使用數(shù)據(jù)。

這條通往量產(chǎn)銷售的路上可以說是荊棘密布。豐田的目的不是量產(chǎn)化,而是以量產(chǎn)化為目標(biāo)發(fā)掘問題。現(xiàn)在的車輛總體布局在賽場上不妨礙正常行駛,但如果要量產(chǎn)化,就不得不進(jìn)行更深一步的探索研究。要達(dá)到研發(fā)的第五個階段并非難事,但從第五階段往更高的目標(biāo)進(jìn)發(fā)時則會困難重重。但,對于氫燃料發(fā)動機(jī)的研發(fā),我們已經(jīng)做好了如登山般的心理準(zhǔn)備,繼續(xù)努力研發(fā),向市場交出滿意的答卷。也許在這條任重道遠(yuǎn)的研發(fā)之路上,豐田距離登頂還很遠(yuǎn),但所見風(fēng)景早已今非昔比。

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