欢迎订阅 丰田时报
输入您的邮箱进行订阅,提交成功即可生效。
*本人同意将此表格的信息提供给丰田汽车(中国)投资有限公司,并同意丰田汽车(中国)投资有限公司向本人发送相关商业性信息、相关咨询。丰田汽车(中国)投资有限公司保证按照 《丰田汽车(中国)投资有限公司 隐私政策》的规定及相关法律法规的规定,妥善使用消费者个人信息。
2022.06.16

探寻氢燃料发动机研发与量产的进程!
日本超级耐力赛第2站富士站

6月5日,超级耐力赛在富士国际赛车场(静冈县小山镇)举行。ROOKIE Racing的两辆车,即搭载了氢燃料发动机的GR COROLLA和使用了碳中和燃料的GR86,顺利完成了比赛。

上图为获得冠军的GR COROLLA和GR86(摄影:三桥仁明/N-RAK PHOTO AGENCY)

对于搭载了氢燃料发动机的COROLLA来说,这次比赛正好在它首次挑战超级耐力赛的1年后。今年与去年相同,约有4小时的停站时间,不过,因为车辆的性能有所提升、油耗状况有了改善、加氢时间缩短等原因,今年搭载了氢燃料发动机的COROLLA跑出了478圈的好成绩,比去年多跑了120圈。

这一年来,搭载了氢燃料发动机的COROLLA实现了飞跃式的进步,很多人在网络和社交平台上表示非常期待这款车的发售。

应该听到了大家的呼声,丰田在这次比赛期间举行的记者招待会上,向大家展现了氢燃料汽车的上市之路。

本期ToyotaTimes将就“氢燃料汽车研发的现状以及今后的展望”展开说明。

当前进程位于上市销售之路的第4阶段

在6月3日举行的超级耐力赛预赛的同日,丰田召开了记者招待会。来自GAZOO Racing公司的佐藤恒治President通过下面这张示意图为大家描述了目前氢燃料发动机所处的研发阶段。

*译注:日本富士山从山脚到山顶共划分为10个阶段,每个阶段称为一个“阶段”

佐藤President

今天因为是在富士国际赛车场,所以我想以攀登富士山为例,向大家介绍氢燃料发动机在上市销售之前要走的路,请看这张图示。

可以看到图片中写了很多内容,我想目前我们大约是在4阶段*的位置。今后我们想继续在商用和乘用这两个领域分别进行挑战。

摄影:三桥仁明/N-RAK PHOTO AGENCY

距离去年富士24小时耐力赛仅过去了一年时间,在这短短的一年内,氢燃料发动机的输出功率竟提高了约20%,扭矩提高了约30%,可以说在性能方面甚至超越了汽油车。同时续航距离增加了约20%,加氢时间也从原来的5分钟减少到1分半,缩短了约70%。

诚然,我们已取得了长足的进步,但是要想上市发售,还有很多问题亟待解决。

大家请看,图片的下半部分罗列了以发动机为中心的动力传动系统的研发步骤,“4阶段”便是其中的一个阶段。

从图片的上半部分中我们可以看到,在进一步推进动力传动系统进步的同时,还要考虑到车辆布局(传动系统、操作系统、乘坐空间、后备箱等车辆的布局)的问题。

对乘坐空间的追求

提及乘用车的销售,后排的乘坐空间在车辆布局中正显得越来越重要。

目前,参加比赛的搭载了氢燃料发动机的COROLLA在后座上放置有4个燃料罐。如果后座要坐人的话,就需要考虑采取应对措施,比如将燃料罐的体积缩小,将其移到车厢外等。

值得一提的是,比赛期间,实现了上述车辆布局的实证试验车在富士国际赛车场的活动广场上亮相了。

该展示车辆以COROLLA CROSS为基础,配备了与氢燃料发动机COROLLA相同的3缸涡轮发动机,底下还有2个储氢罐。由此,丰田公布了自己面向上市的研发进展情况。

上图为在乘用车上搭载氢燃料发动机的“COROLLA CROSS H2概念车”

挑战使用液氢

另一种确保车厢后座空间的有效方法是使用液氢。

液氢系统原理

现在,参赛车辆使用的燃料是气氢。如若将氢液化,那么体积的能量密度则可得到提升,有效提高续航能力。

另外,气氢需要高压填充储存,因此储氢罐的形状为圆筒形,相对而言储存液氢的形式自由度则更高,便于优化占用空间。

可实现在车厢后座装载更多燃料储存罐。

在本次比赛的加氢区,还停放着一辆以液氢为燃料的GR COROLLA概念车。由于使用液氢,装载的氢燃料量约为以前的2倍。

上图为使用液氢的GR COROLLA概念车。液氢储存罐使用高真空多层绝热材料,利用隔热技术维持储罐内保持-253℃的低温。

液氢不仅能够优化车内空间,还可提升加氢区的潜力,改变现有布局。

当日,驶入比赛场地的液氢储罐车,1辆车的储存量可为6个车队提供行驶24小时的氢燃料。

而且,液氢还不需要设置压缩机、冷却氢时所用换热器等设备,加氢区占用面积仅有以往使用气氢时的四分之一。

如此一来,加氢便可像燃油车一般方便,在维修区内进行*,有效提高车队竞争力。

*目前加氢工作是在远离维修区的移动式加氢站内进行。

上图中间偏右的白色栅栏内为气氢加氢设备,栅栏外为液氢加氢设备。液氢加氢站所占面积仅有气氢设备的四分之一。

GR车辆研发部的伊东直昭主管如此定义液氢道。

伊东主管

面对推广氢燃料汽车的课题,我们在原有的氢燃料电池车以外,还提出了氢燃料发动机车的概念,增加了使用动力传输系统这一选项。

接下来,我们还要丰富储氢方式的选项。即便是将来液氢存储技术成熟,我们也不会全部使用液氢。

气体与液体有着各自的优点,我们希望保留更多的选择。

当然,将液氢实用化目前还面临很多课题。如填充或储藏氢时,如何保持低于-253℃的温度,如何应对储氢罐中自然气化的氢等,与气氢有着许多不同的难点需要克服。

针对投入比赛实战,GR车辆研发部的高桥智也部长对研发情况的说明是“任重而道远”,“成员们都怀着‘千里之行始于足下’的心情,充满干劲砥砺前行。”

通向量产销售之路

面对量产销售,不仅要重视发动机的研发工作,还要考虑车辆的总体设计,如增加使用气氢或液氢燃料等选项。接下来,要面临的下一个研发课题就是如何适用于赛场外环境。 譬如,赛场上的汽车会使用油门从关闭到全开的全部动力系统区域,而街道上的车辆一般不会这样,因此需要采集日常使用数据。

譬如,赛场上的汽车会使用油门从关闭到全开的全部动力系统区域,而街道上的车辆一般不会这样,因此需要采集日常使用数据。

另外,现在4阶段以下的步骤也尚不能说已“解决”。

富士山图中,虽然1阶段的目标是完成“燃烧及组件技术研发”,但其实在这次比赛中仍然发生了早燃问题。在攀登更高层的目标之前,必须要巩固好1、2阶段的根基。

面对道远且长的这条通往市场营销之路,佐藤President对现在丰田所在攀登位置进行了说明。

佐藤President

我们的目的不是量产化,而是以量产化为目标发掘更多问题。

如果只考虑赛场,那么现在的车辆总体布局也不妨碍正常行驶,但如果要量产化,就不得不进行更深一步的探索研究。

真正的登山攀登到5阶段也并非难事,但从5阶段往更高的目标进发时则会困难重重。会遇到山石滑落、天气恶劣、缺氧等各种各样的难题。

因此,对于氢燃料发动机的研发,我们已经做好了如登山般的心理准备,不奢望保持以往的研发进度。

回望去年排除万难参赛,满身疮痍地完成了氢燃料发动机的挑战。佐藤President表示“去年刚入山的我们,甚至都不知自己身在何处”。

也许在这条任重道远的研发之路上,丰田距离登顶还很远,但所见风景早已今非昔比。

INDEX
氢燃料汽车参加赛车比赛的1年后,丰田开始了其面向量产销售的研发工作。这项引人注目的技术究竟会如何一步一步走近人们的身边?本文将为您进行介绍。
请说说您的看法: