A Toyota corajosamente iniciará a venda, no mercado japonês, dia 15 de dezembro, do seu modelo Mirai, o primeiro veículo híbrido movido a hidrogênio produzido em larga escala, de que estima vender 400 unidades até o fim do ano.
O novo híbrido da Toyota tem um design moderno e performance de um carro movido a gasolina, tecnologia embarcada de última geração, alto nível de segurança e ainda pode servir como gerador em caso de falta ou corte de energia.
O Mirai marca o início de uma nova era. É um carro com zero emissão de gases poluentes na atmosfera, pois tem como combustível apenas CO2. O veículo utiliza hidrogênio como combustível para gerar energia elétrica ao motor.
Funcionamento
O Mirai possui um motor elétrico, uma bateria, dois tanques de hidrogênio de alta pressão, com capacidade máxima de 70 Mpa, um conversor elevador de tensão, uma central de comando e a célula combustível a hidrogênio - uma estação localizada no centro do assoalho do veículo.
É dentro dessa estação que ocorre a reação química para colocar o Mirai em movimento.
O veículo capta o oxigênio da atmosfera através de sua entrada de ar frontal e o leva até a estação, para onde o hidrogênio contido nos dois tanques também é direcionado.
Dentro dela, a célula de combustível divide o hidrogênio em duas moléculas, gerando uma carga elétrica.
Ao mesmo tempo, o oxigênio se une às células de hidrogênio, formando água.
A energia elétrica é direcionada ao conversor, que alimenta o motor do Mirai, e a água é expelida pela válvula de escape.
O motor também é alimentado diretamente pela bateria, recarregada por energia cinética gerada pela desaceleração e frenagem do automóvel.
Mirai possui dois tanques de hidrogênio com autonomia para rodar 650 km
sem necessidade de reabastecimento - mais do que a maioria dos carros movidos a gasolina e etanol.
A alta aceleração da célula combustível da Toyota, combinado a um controle de energia da bateria, acionam o motor elétrico e garantem uma capacidade de resposta poderosa em todas as velocidades.
Isso proporciona um aumento imediato de torque na primeira pisada no acelerador.
A estabilidade e o conforto de condução são destacados por conta do posicionamento da célula de combustível e dos tanques de hidrogênio de alta pressão sob o assoalho, atingindo um baixo centro de gravidade, com distribuição de peso superior na traseira e frente do veículo.
O uso de um corpo de alta rigidez reforça as estruturas em torno da suspensão traseira.
A aerodinâmica da carroceria ajuda a reduzir a resistência do vento, contribuindo para a melhoria da eficiência de combustível e estabilidade de condução.
Um modo de direção mais confortável é atingido pelo acionamento elétrico do motor em todas as velocidades e redução do ruído do vento, além de vedação completa de todas as partes do corpo, com a utilização de materiais de absorção sonora e de bloqueio de som otimizada, dispostos ao redor da cabine, reduzindo os ruídos no para-brisa e todos os vidros das portas.
Design
Uma nova técnica foi empregada no design frontal para enfatizar os gradeados à esquerda e à direita que forçam para dentro o ar para a obtenção de oxigênio e para a refrigeração do sistema de células combustíveis.
O perfil elegante da lateral evoca a forma fluida de uma gota d’água para expressar a característica do veículo de aspirar o ar e devolver água.
Os trilhos laterais do teto e o capô parecem saltar do corpo do veículo, para criar a impressão de um carro rebaixado e ao mesmo tempo comunicar uma sensação futurista.
A traseira do veículo apresenta um perfil arrojado. O formato trapezoidal se estende da guarnição da placa até a parte inferior dos cantos do para-choque e segue em direção às rodas.
Os faróis transmitem sofisticado luxo e alta tecnologia com seu novíssimo design, num um perfil ultrafino composto por quatro lâmpadas de LED instaladas em linha, além de dissipadores visíveis e outros equipamentos ópticos.
Os indicadores de direção e as luzes de posição frontais estão separados dos faróis, contribuindo para o perfil ultrafino dos mesmos e parecem fundir-se com os gradeados laterais.
Isso cria um design despojado e avançado, com uma aerodinâmica que melhora o fluxo de ar.
O Mirai vem com rodas de alumínio de 17 polegadas e está disponível em seis cores.
Por dentro, o Mirai possui um espaço de cabine sofisticado, com estofamento macio nas guarnições das portas e nas demais superfícies do interior, em meio a um acabamento prateado de alta luminescência por toda parte.
Um processo de produção integrada do estofamento permitiu a fabricação de bancos frontais oferecendo uma acomodação superior e sustentação do corpo de alto nível de comodidade.
Os bancos do condutor e passageiro têm oito ajustes elétricos, de série, proporcionando uma ótima posição de condução e uma função motorizada de apoio lombar.
O grupo central de medidores localizado na parte superior central do painel de instrumentos inclui um velocímetro e um display de múltiplas informações, representado por uma tela de cristal líquido de 4,2 polegadas, com alta definição.
O condutor pode mudar as funções do display utilizando os controles instalados no volante.
Os controles do aquecimento dos bancos e outros controles são operados através de um painel eletrostático de controle do ar-condicionado, por meio de um toque suave na tela plana do display.
As funções que proporcionam um espaço interior confortável são itens de série: aquecimento do volante e dos bancos (dois ajustes de temperatura em todos os bancos) com aquecimento instantâneo, ao mesmo tempo reduzindo bastante o consumo de energia, ar-condicionado dual zone, com acionamento em modo ecológico, e tecnologia Nanoe de purificação do ar. Estão disponíveis três cores para o interior.
Tecnologia
O Mirai possui um pacote de conectividade, o T-Connect Data Communication Module (DCM), para monitorar os níveis de abastecimento e a rede de postos de hidrogênio:
Um aplicativo específico utiliza a tela do sistema de navegação para mostrar informações e estado operacional corrente das três estações de abastecimento de hidrogênio mais próximas, com base na localização do veículo.
O “Pocket Mirai”, um aplicativo exclusivo para smartphones, mostra informações e estado operacional corrente das estações de abastecimento de hidrogênio em todo o Japão, o volume remanescente de hidrogênio no veículo, a distância que pode ser coberta e o tempo estimado de fornecimento de energia externa.
Ele inclui também uma função registradora de reabastecimento de hidrogênio.
O serviço de monitoramento remoto do sistema de células combustíveis mostra uma notificação de advertência na tela do sistema de navegação, caso seja detectada alguma anormalidade no sistema, e inclui também um sistema de suporte de diagnóstico remoto do veículo a partir de um terminal na concessionária.
A tecnologia está presente também no alto nível de segurança do veículo, a fim de não permitir o vazamento do hidrogênio e, na improvável possibilidade desta ocorrência, o sistema detecta e contem o fluxo de hidrogênio, evitando o seu acúmulo no interior do veículo.
Desenvolvimento de tanques de hidrogênio de alta pressão com excelente desempenho na prevenção da permeação do hidrogênio, resistência e durabilidade.
Sensores de hidrogênio proporcionam alertas e podem desligar as válvulas principais do tanque.
Os tanques de hidrogênio e os outros dispositivos associados ao hidrogênio estão localizados na parte exterior da cabine para garantir que o hidrogênio se dissipe rapidamente em caso de vazamento.
A estrutura da célula combustível da Toyota é construída com termoplástico reforçado com fibras de carbono recentemente desenvolvido, caracterizado pela leveza, resistência e facilidade de produção em massa.
Ela protege a célula combustível ao absorver impactos e choques originados por buracos, ressaltos e outras interferências na pista.
Complementarmente, o Mirai conta com outros equipamentos de segurança:
- Sistema de Pré-Colisão (com radar de ondas milimétricas) ajuda a evitar colisões ou a reduzir suas consequências através de alertas e controle de frenagem, caso seja detectada uma alta probabilidade de colisão-
- Um Alerta de Desvio da Faixa de Rolamento utiliza uma câmera para detectar as marcações de faixa brancas ou amarelas e alerta o condutor quando o veículo está prestes a se desviar da faixa de rolamento.
- O Drive-start Control limita arrancadas ou acelerações bruscas durante mudanças de marcha.
- Um Monitor de Pontos Cegos utiliza um radar para detectar veículos nas faixas de rolamento adjacentes e ajuda na confirmação da retrovisão durante mudanças de faixa.
TFCS
O Mirai utiliza o Sistema de Célula Combustível da Toyota (TFCS – Toyota Fuel Cell System), que incorpora a célula combustível Toyota FC Stack, o gerador elevador de tensão e os tanques de hidrogênio de alta pressão.
O TFCS tem eficiência energética melhor em comparação com os motores de combustão interna, e não emite CO2 ou outras substâncias potencialmente perigosas quando em uso.
Célula Combustível “Toyota FC Stack”
A Toyota FC Stack entrega uma potência máxima de 114 kW.
A eficiência da geração de eletricidade foi melhorada com o uso de uma fina malha 3D de canais de fluxo, isso garante uma geração uniforme de eletricidade na superfície da célula, permitindo tamanho compacto e elevado nível de desempenho, além de uma entrega de densidade energética de 3,1 kW/L (2,2 vezes mais alta do que o modelo anterior FCHV-adv da Toyota), a mais alta em escala mundial.
Conversor Elevador de Tensão
Altos níveis de eficiência e de capacidade foram desenvolvidos para resultar uma tensão gerada na célula combustível de 650 volts.
Essa voltagem torna possível reduzir o tamanho do motor elétrico e a quantidade de células combustíveis, proporcionando menor tamanho e maior eficiência para o Sistema de Célula de Combustível da Toyota (TFCS – Toyota Fuel Cell System), reduzindo assim o custo do sistema.
Tanques de Hidrogênio de alta pressão
Tanques com estrutura em três camadas feitos de plástico reforçado com fibras de carbono e outros materiais são utilizados para armazenar hidrogênio sob a elevada pressão de 70 Mpa (70 megapascal, ou aproximadamente 700 bar).
Em comparação com os tanques de hidrogênio de alta pressão utilizados no modelo FCHV-adv da Toyota, o volume de armazenagem foi aumentado em cerca de 20 por cento, enquanto tanto peso como tamanho foram reduzidos para alcançar um percentual em peso de 5,7 wt%, líder no mundo.
Sistema de fonte de alimentação externa
O Mirai pode servir como gerador de energia (aproximadamente 60 kWh) em casos de quedas ou cortes da força.
Quando uma fonte de alimentação (vendido separadamente) for conectada – ligação feita no interior do porta-malas -, o Mirai pode alimentar um sistema completo como uma residência, por exemplo.
Eletrônicos também podem ser conectados diretamente e usados tendo o Mirai como fonte de energia.
Hidrogênio
O hidrogênio pode ser gerado através de uma ampla gama de recursos naturais e de subprodutos de atividades humanas, tais como resíduos de esgoto e lixo industrial.
Ele também pode ser obtido a partir da água com o uso de fontes naturais de energia renovável, tais como solar e eólica.
Quando comprimido, o hidrogênio tem densidade energética mais alta do que as baterias, sendo relativamente fácil de armazenar e transportar e, portanto, uma potencial fonte de geração de energia.
A tecnologia da célula combustível poderá ajudar a transformar em realidade uma sociedade com base no hidrogênio, contribuindo, portanto, para acelerar a diversificação das fontes de energia limpa.
Especificações técnicas
Célula de combustível
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Nome
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Toyota FC Stack
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Tipo
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Célula de combustível de eletrólito polimérico
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Densidade potência/volume
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3,1 kW/L
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Potência de saída
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114 kW (155 PS)
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Sistema de umidificação
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Circulação interna (sem umidificador)
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Tanque de hidrogênio de alta pressão
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Quantidade de tanques
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2
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Pressão nominal de trabalho
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70 MPa (aprox. 700 bar)
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Densidade de armazenamento do tanque
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5,7 wt%
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Volume interno do tanque
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122,4 litros (tanque dianteiro: 60,0 litros; tanque traseiro: 62,4 litros)
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Motor
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Tipo
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Gerador elétrico síncrono CA
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Potência de saída
|
113 kW (154 PS)
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Torque máximo
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335 N-m (34,2 kgf-m)
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Bateria
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Tipo
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Níquel-hidreto metálico
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Medidas
Comprimento
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4,890 mm
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Largura
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1,815 mm
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Altura
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1,535 mm
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Entre-eixos
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2,780 mm
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Distância minima do solo
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130 mm
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Comprimento interior
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2,040 mm
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Largura interior
|
1,465 mm
|
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