2019年10月24日，豐田汽車公司在東京車展全球正式發(fā)布旗下第二代量產(chǎn)型Mirai燃料電池汽車研發(fā)階段最終車型-“Mirai Concept”，并表示第二代量產(chǎn)型Mirai將于2020年底在日本、北美及歐洲等地開始銷售。與2014年底發(fā)布的第一代Mirai相比，豐田對(duì)第二代量產(chǎn)型Mirai燃料電池堆等部件及系統(tǒng)重新設(shè)計(jì)開發(fā)。第二代量產(chǎn)型Mirai動(dòng)力系統(tǒng)將引領(lǐng)全球乘用車用燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)新一輪升級(jí)。
第二代Mirai燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)布局
2019年10月11日，豐田汽車公司宣布將在10月24日至11月4日期間舉辦的2019年東京車展上，首次發(fā)布“Mirai Concept”。該型概念車正是即將于2020年底上市的第2代“Mirai”在研發(fā)階段的最終車型。與第一代Mirai相比，豐田第二代Mirai燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)發(fā)生重大變化。第二代Mirai燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)總體布局如下：1.為提高續(xù)航里程，大小兩個(gè)氫瓶垂直布置在底盤，縱向氫瓶取代了雷克薩斯LS平臺(tái)上的傳動(dòng)軸；2.新車基于雷克薩斯高檔后輪驅(qū)動(dòng)TNGA架構(gòu)重新打造，驅(qū)動(dòng)電機(jī)位于后軸；3.高度集成化的燃料電池系統(tǒng)安置于引擎蓋下方。針對(duì)第二代Mirai，豐田汽車公司宣稱通過全新設(shè)計(jì)電堆等部件及氫燃料電池系統(tǒng)，大幅提升氫燃料電池車性能。同時(shí)，通過擴(kuò)大氫氣搭載量，續(xù)航里程比現(xiàn)款車型提升約30%。
豐田第一、二代Mirai尺寸對(duì)比
第二代量產(chǎn)型Mirai燃料電池汽車基于豐田TNGA架構(gòu)打造。TNGA是Toyota New Global Architecture縮寫，中文名為豐田新全球架構(gòu)或豐巢概念，是豐田汽車公司繼TPS精益生產(chǎn)模式之后提出的一個(gè)涉及汽車研發(fā)、設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、采購等全產(chǎn)業(yè)鏈價(jià)值在內(nèi)的全新造車?yán)砟?。從研發(fā)和生產(chǎn)角度來說，豐田TNGA旨在更加巧妙的共用零部件和總成，實(shí)現(xiàn)共通化、結(jié)構(gòu)化和標(biāo)準(zhǔn)化，縮短開發(fā)周期和降低成本。從外觀和設(shè)計(jì)來看，TNGA架構(gòu)下的汽車外觀設(shè)計(jì)炫酷，軸距更長，車身更寬，中心更低。
第一代Mirai動(dòng)力系統(tǒng)主要部件
豐田汽車公司旗下第一款基于TNGA架構(gòu)打造的車型是2015年12月在日本率先上市的第四代普銳斯。第一代Mirai燃料電池汽車于2014年12月份在日本上市，雖然未能繼承TNGA架構(gòu)，但也針對(duì)成本高昂問題，和其他車型共享大規(guī)模生產(chǎn)的零部件，如鎳氫電池采用與中型轎車凱美瑞相同產(chǎn)品，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)及逆變器與雷克薩斯RX450h共享。
第一代Mirai前驅(qū)電機(jī)位置
第一代Mirai燃料電池汽車總體動(dòng)力系統(tǒng)布局如下：驅(qū)動(dòng)電機(jī)和動(dòng)力控制單元位于引擎蓋下方；包括燃料電池堆在內(nèi)的燃料電池系統(tǒng)扁平布置在底盤；氫瓶分別位于第二排座椅和后背箱(靠近后軸)下面；動(dòng)力電池組位于汽車后軸上方。豐田第二代Mirai燃料電池汽車基于雷克薩斯LS后驅(qū)TNGA架構(gòu)打造，電機(jī)位于汽車后軸附近。
第二代Mirai后驅(qū)電機(jī)位置示意
豐田汽車公司第二代Mirai從概念車型到量產(chǎn)車型用時(shí)5年。早在2015年東京國際車展，豐田發(fā)布了雷克薩斯LF-FC概念車，一同發(fā)布的LF-FC概念車視頻清晰的展現(xiàn)了后驅(qū)電極和動(dòng)力電池組的位置。2017年4月，雷克薩斯正式向美國商標(biāo)專利局提交“LS-FC Concept”商標(biāo)注冊(cè)申請(qǐng)，LS-FC Concept正是2015年東京國際車展發(fā)布的LF-FC Concept的繼承者。2019年上半年，有外媒獲得了一組豐田兩代Mirai燃料電池汽車首席工程師田中義和親身參與的雷克薩斯LS平臺(tái)燃料電池汽車路試照片(中網(wǎng)有所改變)。
路試照片與第二代Mirai對(duì)比
車載氫瓶體積和容量是關(guān)系燃料電池續(xù)航里程的最重要因素。參考燃料電池巴士頂部多組氫瓶排列組合、電動(dòng)車鋰電池組底盤平鋪方案和思路，單純從提高燃料電池汽車?yán)m(xù)航角度出發(fā)，氫瓶底盤布置方案無疑是最佳選項(xiàng)。底盤的大面積為燃料電池氫瓶的布置提供了廣袤空間?；诶卓怂_斯LS平臺(tái)打造的豐田第二代Mirai燃料電池汽車將大小兩個(gè)氫瓶垂直布置在底盤，縱向氫瓶取代了雷克薩斯LS平臺(tái)汽車上的傳動(dòng)軸，氫氣搭載量的提升使得第二代Mirai續(xù)航里程增加30%。
氫瓶底盤布置方案示意
雷克薩斯LS 500h傳動(dòng)軸示意
區(qū)別于豐田第一代Mirai將燃料電池系統(tǒng)底盤平鋪方案，第二代Mirai采用燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)方案，即將高度集成化的燃料電池系統(tǒng)置于引擎蓋下方，燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)將更加小型化、緊湊化。
第一代Mirai燃料電池系統(tǒng)局部
豐田汽車公司早在2013年就開始與寶馬集團(tuán)合作開發(fā)氫燃料電池技術(shù)的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。自2015年以來，寶馬集團(tuán)研發(fā)部門開始在寶馬5系GT氫燃料電池車隊(duì)上使用與豐田聯(lián)合開發(fā)的氫動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試。2019年9月，寶馬集團(tuán)首次展示了BMW i Hydrogen NEXT氫燃料電池概念車。視頻顯示該型概念車的動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和第二代豐田Mirai燃料電池汽車極其相似。據(jù)悉，寶馬集團(tuán)計(jì)劃于2022年基于BMW X5平臺(tái)推出下一代氫燃料電池電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。BMW i Hydrogen NEXT氫燃料電池概念車證明了氫燃料電池技術(shù)能有效集成到BMW X5運(yùn)動(dòng)型多功能車型中。
同樣采用豐田第二代Mirai動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的還有梅賽德斯-奔馳GLC F-CELL燃料電池汽車，該車最早在2017年法蘭克福車展發(fā)布。近日，梅賽德斯-奔馳已正式向德國鐵路運(yùn)營商交付了GLC F-CELL的首批示范車型。
奔馳GLC F-CELL燃料電池汽車動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
