氫能源汽車原理,氫能源致命缺點
2014年,豐田汽車推出了第一代MIRAI氫燃料電池汽車,獨特的外形和只排放水的真·環保動力形式,使其大放異彩。2020年,MIRAI迎來改款后的第二代車型,氫能源致命缺點,新車相比初代在外觀上顯得更加沉穩大氣,同時在動力上也有了極大提升。
首先簡單聊下氫燃料電池技術,它的動力系統主要由儲氫罐、低容量電池組、電堆組成,儲氫罐相當于燃油車的油箱,電堆則相當于發動機。運行時,儲氫罐中的高壓氫氣經由電堆發生化學反應,產生電流來驅動電機,使得車輛前進。多余電能和能量回收的電能會儲存至電池組中,同樣可以用于暫時提供驅動力。
電堆中的氫氣反應過程原理非常簡單,是將氫氣和氧氣的化學能直接轉換成電能的發電過程。其放電原理可以看做是電解水的逆反應,氫和氧分別供給正極和負極,氫擴散和電解質發生反應放出電子,經過負載流向負極與氧氣結合形成最終排放物“水”。
技術主要難點在于電堆的功率密度,發電效率等,而目前豐田正是全球最領先的那一個,功率密度達到5.4kW/L。
豐田第二代MIRAI并沒有在國內上市,用美國和日本的售價做對比的話,其在日本售價為710-860萬日元之間,約合人民幣31-44萬元。美國版車型售價為49500美元,約合人民幣31萬元。值得注意的是,不管是在美國還是日本,第二代MIRAI都是豐田品牌下定位最高、售價最貴的轎車(豐田世紀除外),甚至要比雙門跑車SUPRA更高。
回到產品的實際體驗上。
豐田第二代MIRAI定位一款中大型轎車,相比一代車型那種超越時代的激進設計,眼前這臺車則明顯要顯得更順勢而為。新車在前臉部分采用了半封閉式格柵,底部紡錘形的進氣口很有氣場,同時也為電堆導入空氣;大燈為分體式設計,主體部分造型相當犀利,光源自然為全LED材質;尾部看起來非常年輕運動,溜背式的后窗、小尾翼以及橫貫式尾燈的組合,是當下很多新勢力喜歡的手法。
側面可以更明顯的看出第二代MIRAI的運動風格造型,長車頭+短車尾,以及長前后懸的配置,讓這臺車看起來非常的動感。尤其是實拍車上配備的一套鍍鉻20英寸輪圈,為整車提氣不少,相對略顯怪異的初代產品,它絕對會獲得更多年輕人的青睞。
尺寸方面,第二代MIRAI的長寬高分別為 4973/1885/1471mm,軸距達到2918mm。不過由于前機艙對駕駛室的侵入較多,標準軸距下的第二代MIRAI駕乘空間,特別是后排空間非常一般。
就如上文提到的,密集多條輻樣式的20英寸鍍鉻輪圈,很豪華、很美式,輪胎規格為245/45 R20,在C級轎車上配備20英寸的輪圈,一般只在M5、E級AMG等性能車上看到。
試駕車此前為冬奧會貴賓用車,輪胎換成了大顆粒的雪地胎。
內飾部分,第二代MIRAI相比初代也有了十足的進步,并且個人認為,其整體設計布局在科技感和實用性上取了一個很好的折中,沒有盲目追求滿眼都是屏的無按鍵設計。作為一個80后,對于車輛的一些常用功能如空調、駕駛模式、車窗控制等等,還是習慣實體按鍵的踏實感。
中控大屏充滿了上世紀日系電子產品味道,字體和風格特別像我家里那臺3DS掌機。由儀表的表現可知,中控大屏的效果、功能方面相比國內產品也不可同日而語,勝在操作反應速度還可以,邏輯清晰,用起來很容易上手。
雖然趣味性一般,但是第二代MIRAI在配置上可謂拉滿,無鑰匙進入、一鍵啟動、座椅加熱/通風、方向盤加熱一應俱全。
電子檔桿的手感非常輕盈,換擋桿位置與一些日系MPV類似,斜置于中控臺上,既節省了中央扶手區的空間布局,又提高了易用性。
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前面提到,第二代MIRAI的空間較為一般,前排還算中規中矩,但是后排相對于國內普遍的長軸C級車來說就略顯局促了,筆者1.75米的身高坐進去只能說剛好,膝部余量極小。優勢在于坐墊寬厚,填充物柔軟舒適,靠背的角度比較傾斜,長時間坐也還OK。
燃料電池汽車使用氫氣為電動機提供動力,與使用汽油或柴油的傳統車輛不同,燃料電池汽車將氫氣和氧氣結合起來產生電能,從而驅動電機。由于它們完全由電力驅動,因此被認為是電動汽車,但與很多電油混合汽車不同的是,它們的續航。
另外就是新車對后排乘客的照顧也很全面,打開后排扶手后,可以啟動觸控板,對娛樂功能、后排空調以及后排座椅加熱/通風等進行控制操作。
動力方面,第二代MIRAI在性能、續航和輔助駕駛上都有明顯提升。
新車配備一臺最高功率為134kW的后置驅動電機,峰值扭矩為300N·m,數據上與一般的中功率2.0T發動機相當,但是由于電機的出力特性,其城市中的加速表現非常輕快。增至三個高壓儲氫罐后,第二代MIRAI的氫氣搭載量由4.6kg提升至5.6kg,提升了約20%,再配合SiC半導體和更高效的電堆,其WLTC工況最高續航里程可達850km,超越不少傳統燃油車的表現。
但要注意,第二代MIRAI的標準續航能力,需要依靠合乎要求的壓縮氫氣來實現。按車身上標注的說明,新車需要加注70-87.5MPa的壓縮氫氣。
以北京地區的70MPa壓縮氫氣為例,其每kg價格為95元,以此計算,加滿一次第二代MIRAI需要花費532元,按850km續航能力計算的話,新車的每公里花費約為0.62元,并沒有比傳統汽油車便宜太多,特別是相對每公里僅幾分錢的電動汽車來說。
氫能源汽車的工作原理是令氫氣在兩個電極之間發生分解生成質子,質子和氧氣在陰極反應生成水,電子則被電極中間的介質所捕獲,形成電流為發動機提供能源。這一過程中產生的唯一廢棄物就是水,因此,氫氣被認為是最清潔的能源。
駕駛感受上,第二代MIRAI可以說綜合了油車和電車的優勢點。
首先由于采用電機驅動,加速感受與普通純電動汽車無異,響應非常迅速,134kW的電機驅動這臺C級車在城市里卻依然非常靈活輕快,時速100km/h以下的任何時刻都是信心十足的。為什么?畢竟車重和功率所限,在時速100km/h往上繼續加速時,其就會略顯乏力了,推背感沒有中低速下那么強烈。
在起步和有強動力需求(高踏板開度)時,第二代MIRAI會由電堆和電池同時為驅動電機提供電能,進入巡航狀態下,則多以電堆供電,余電和車輪的能量回收會反充入電池組中。鋰離子電池組的能量不大,僅有1.24kWh。
相比一般的純電動汽車,第二代MIRAI沒有十分明顯的能量回收帶來的拖曳感,松開加速踏板后會有類似燃油車的滑行動作(仍伴有能量回收),對于乘客來說會感到更舒適,不容易暈車。
與雷克薩斯LS一樣,第二代MIRAI同樣是基于豐田GA-L后驅平臺打造,這為其提供了相當于充足的優秀行駛質感和靜謐性表現,同時前后多連桿的懸掛結構,使其有了一副非常不錯的“底子”。另外,新車還實現了50:50的重量配比,雖然在動力性能上它并沒有太多運動基因,不過對駕駛穩定性還是有很大幫助的。
氫發動機汽車原理:1、氫能汽車是以氫為主要能量作為移動的汽車。一般的內燃機,通常注入柴油或汽油,氫汽車則改為使用氣體氫。燃料電池和電動機會取代一般的引擎,即氫燃料電池;2、它的原理是把氫輸入燃料電池中,氫原子的。
問題在于,國內氫燃料的基礎配套設施比較落后,北京這樣的一線城市加氫站一只手數得過來,就不提其他二三四線城市了。另外由于普及力度不高,導致制氫、運輸和儲存環節成本較高,體現在消費者端就是每公斤壓縮氫氣近百元(日本的價格為50-60元人民幣),大幅提高了用車成本。所以短時間內,一般消費者還是很難去接觸到這種動力形式的產品的。
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