Toyota lança Mirai, veículo movido a hidrogênio, no mercado japonês

A Toyota lança o Mirai no mercado japonês, o primeiro veículo híbrido movido a hidrogênio produzido em larga escala. As vendas começam a partir de 15 de dezembro com expectativa de negociar cerca de 400 unidades até o fim deste ano.

O híbrido Mirai marca o início de uma nova Era, trazendo um carro com zero emissão de gases poluentes na atmosfera como o CO2, liberando apenas água ou vapor d’água. O veículo utiliza hidrogênio como combustível para gerar energia elétrica ao motor.

O mais novo veículo híbrido da Toyota traz design moderno, performance de um carro movido a gasolina, tecnologia embarcada de última geração, alto nível de segurança e ainda pode servir como gerador em causa de falta ou corte de energia.

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 desta estação onde 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 esta estação, para onde o hidrogênio contido nos dois tanques também é direcionado. Dentro dela, a célula 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.

O Mirai possui dois tanques de hidrogênio com autonomia para rodar 650 km sem necessidade de reabastecimento.

Desempenho

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 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 parachoque e segue em direção às rodas.

Os faróis transmitem sofisticado luxo e alta tecnologia com seu novíssimo design, com um perfil ultrafino composto por quatro lâmpadas de LED arranjadas 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. Isto 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 cria um espaço de cabine sofisticado, com estofamento macio nas guarnições das portas e nas outras superfícies do interior, com um acabamento prateado de alta luminescência por toda parte.

Os bancos frontais oferecem superior acomodação e sustentação do corpo, decorrência de um processo de produção integrada do estofamento.  Bancos com oito ajustes elétricos proporcionam uma ótima posição de condução, e uma função motorizada de apoio lombar é item de série nos bancos do condutor e passageiro.

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, tais como o 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 país, 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.