Der neue Toyota Mirai

Im vergangenen Dezember startete der Verkauf des neuen Toyota Mirai in Japan, in Europa folgt die Markteinführung im Herbst1, und auf dem Genfer Salon wird er nun erstmals auf europäischem Boden präsentiert.

Der Name Mirai ist japanisch und bedeutet Zukunft. Sein Name ist Programm, denn das Fahrzeug markiert ein neues Zeitalter für Automobile. Seine Brennstoffzelle wandelt  Wasserstoff, einen wichtigen Energieträger der Zukunft, in elektrische Energie für den Antrieb um. Damit trifft höchste Umweltverträglichkeit auf Zuverlässigkeit und Fahrspaß, wie man es von einem Auto erwartet.

Der Mirai nutzt dazu das Toyota Fuel Cell System (TFCS). Es verknüpft die Hybrid-Technologie mit den ebenfalls von Toyota selbst entwickelten Brennstoffzellen und Hochdruck-Wasserstofftanks.

Das TFCS weist eine höhere Energieeffizienz auf als der klassische Antriebsstrang mit Verbrennungsmotor und emittiert im Betrieb weder CO2 noch andere Schadstoffe. Zudem bietet es dem Fahrer die gleichen Annehmlichkeiten wie ein konventionell angetriebenes Fahrzeug mit vergleichbarer Reichweite und einem Tankvorgang, der nur ungefähr drei Minuten2 dauert.

Der Mirai zeichnet sich durch alles aus, was man von einem Automobil der nächsten Generation erwartet: durch ein unverwechselbares Design, ein unvergleichliches Fahrerlebnis, wegen des niedrigen Schwerpunkts durch hervorragende Fahrstabilität sowie dank des Elektromotors durch beeindruckende Beschleunigung und nahezu lautlose Fortbewegung.

Wasserstoff lässt sich aus einer Vielzahl natürlicher Ausgangsstoffe und sogar aus Abfällen wie zum Beispiel Klärschlamm herstellen. Für seine Gewinnung aus Wasser lassen sich regenerative Energiequellen wie Solar- oder Windkraft verwenden. Wasserstoff verfügt im komprimierten Zustand über eine höhere Energiedichte als Batterien und kann bei Bedarf wieder in elektrische Energie umgewandelt werden. Er lässt sich vergleichsweise leicht speichern und transportieren, entweder in Tankfahrzeugen oder über große Distanzen in Pipelines. Er kann problemlos in Erd- oder Biogas beigemischt werden und so bei einer Vielzahl anderer Anwendungen eingesetzt werden. Brennstoffzellenfahrzeuge sind in der Lage, aus Wasserstoff ihren eigenen Strom zu produzieren. Sie sind somit ein wichtiger Schritt auf dem Weg zu einer wasserstoffbasierten Gesellschaft und treiben die Diversifizierung der Energienutzung voran.

TFCS BIETET HOHE UMWELTVERTRÄGLICHKEIT UND HOHEN KOMFORT

TFCS ergänzt den Hybridbaukasten um zwei neue Komponenten, die nicht nur von Toyota selbst entwickelt, sondern auch produziert werden. Neu dabei sind die Brennstoffzellen-Stacks und die beiden Hochdruck-Wasserstofftanks. Praktisch identisch mit den erfolgreichen Hybridmodellen sind die Leistungselektronik (Inverter/Konverter), der Motor/Generator und die Nickel-Metal-Hydrid Batterie.

DER TOYOTA BRENNSTOFFZELLENSTACK

Der neue Toyota Brennstoffzellen-Stack leistet 113 kW (154 PS). Die neuen Brennstoffzellen nutzen weltweit erstmals feinmaschige 3D-Kanäle3, die eine gleichmäßige Stromerzeugung auf den Zelloberflächen garantieren, höchste Effizienz und Leistungsfähigkeit bei kompakter Größer sicherstellen und mit 3,1 kW pro Liter Bauvolumen die weltweit höchste Leistungsdichte4 realisieren. Dieser Wert liegt um den Faktor 2,2 höher als die Leistungsdichte des Toyota FCHV-adv.

Die Wassermenge auf den Elektrolyt-Membranen einer Brennstoffzelle hat einen wesentlichen Einfluss auf die Lebensdauer und das Maß der Energiegewinnung. Im neuen Toyota Brennstoffzellen-Stack hält ein internes Zirkulationssystem das bei der Gewinnung elektrischer Energie anfallende Wasser in Umlauf, so dass im Gegensatz zu den Systemen in bisherigen Toyota FCV Fahrzeugen kein separater Membran-Befeuchter benötigt wird.

KONVERTER

Ein kompakter und hocheffizienter Aufwärtswandler steigert die Spannung, die die Brennstoffzellen liefern, auf bis zu 650 Volt. Dadurch können sowohl die Kabelquerschnitte des Elektromotors als auch die Anzahl der Brennstoffzellen und damit verbunden die Kosten für das hocheffiziente Toyota Fuell Cell System verringert werden.

HOCHDRUCK-WASSERSTOFFTANKS

Die Tanks mit Wänden aus drei Schichten kohlefaserverstärkten Kunststoffs speichern den Wasserstoff bei einem Druck von 70 MPa, rund 700 bar. Obwohl Gewicht und Größe der Tanks gegenüber dem Toyota FCHV-adv verringert wurden, konnte ihre Speicherkapazität damit um 20 Prozent gesteigert werden. Damit wuchs die Speicher-Dichte auf 5.7 wt%5. Toyota ist derzeit der weltweit einzige Fahrzeughersteller, der seine Tanks mit all den dafür notwendigen Prüfschritten in Eigenregie herstellen darf.

Sicherheit auf höchstem Niveau

Sicherheit hatte bei der Entwicklung des Mirai höchste Priorität. So wurden die Hochdruck-
Wasserstofftanks auf maximale Haltbarkeit ausgelegt. Sollte dennoch einmal Wasserstoff austreten, erkennen dies Sensoren. Zusätzlich erscheint eine Warnmeldung im Cockpit und die Wasserstoffzufuhr wird automatisch durch Sicherheitsventile unterbrochen.

  • Entwicklung von Hochdruck-Wasserstofftanks mit maximaler Dichtigkeit und Haltbarkeit
  • Wasserstoff-Sensoren erkennen Undichtigkeiten
  • Sicherheitsventile unterbrechen die Wasserstoffzufuhr
  • Wasserstofftanks und andere damit verbundene Komponenten befinden sich außerhalb der Fahrgastzelle, so dass sich austretender Wasserstoff schnell verflüchtigt

Die Karosserie absorbiert bei einem Unfall die Aufprallenergie und minimiert die Wahrscheinlichkeit, dass die Brennstoffzellen oder die Wasserstofftanks im Falle eines Frontal-, Seiten- oder Heckaufpralls Schaden nehmen.

Ein leichter, aber sehr stabiler Rahmen aus kohlefaserverstärktem Kunststoff schützt die
Brennstoffzellenbaugruppe vor unfallbedingten Beschädigungen.

Zudem ist der Mirai mit einem umfangreichen Paket hochmoderner aktiver  Sicherheitssysteme ausgestattet:

  • Ein Pre-Collision System mit Millimeterwellen-Radar hilft dabei, Unfälle zu vermeiden und Unfallfolgen durch Warnungen und eine automatische Notbremsung zu minimieren, wenn ein Unfall nicht zu vermeiden ist.
  • Ein Spurwechselwarner überwacht mittels einer Kamera die Fahrspur und warnt den Fahrer vor einem unbeabsichtigten Wechsel der Fahrspur.
  • Eine Drive-Start Control verhindert ungewolltes Losfahren und das Beschleunigen während der Betätigung des Wahlhebels.
  • Ein Tot-Winkel-Warner mit Radar informiert über seitlich herannahende Fahrzeuge und unterstützt so durch Anzeigen in den Außenspiegeln beim Wechsel der Fahrspur.

UNVERWECHSELBARES DESIGN

Vor allem die ungewöhnliche Gestaltung seiner Front mit zwei großen Kühlergrills rechts und links unterstreicht die Individualität des Mirai. Die beiden seitlichen Lufteinlässe versorgen die Brennstoffzellen mit Sauerstoff und dienen der Systemkühlung.

In der Seitenansicht erinnern die fließenden Formen des Mirai an einen Wassertropfen – ein Tribut an die Fahrzeugcharakteristik, Luft einzuziehen und Wasser auszustoßen. Das Dach scheint dank der schwarzen Holme zu schweben, was den futuristischen Eindruck des Fahrzeugs unterstreicht.

Das markante Heck wird über die ganze Fahrzeugbreite von einer Trapezform dominiert. Der Stoßfänger verstärkt den Eindruck von Breite und von einem kraftvollen Auftritt.

Die extrem schmalen Frontscheinwerfer mit vier LEDs strahlen an der Front High-Tech und Luxus aus. Die Blinkleuchten und das Standlicht sind von den Scheinwerfern getrennt und in den schmalen Kühlergrill integriert. Dadurch entsteht ein klares Design, das die Aerodynamik und den Luftstrom verbessert.

Der Mirai rollt auf 17-Zoll-Leichtmetallrädern, die dank eines speziellen Produktions-Prozesses ein besonders niedriges Gewicht auszeichnet. Die Karosserie ist in sechs Aussenfarben erhältlich.

EIN FUTURISTISCHER INNENRAUM

Mit seiner nahtlosen Verbindung von Cockpit und Fond verspricht das Interieur großzügigen Freiraum.

Weiche Polster an der Türverkleidung und hochglänzende silberfarbene Einsätze schaffen
Wohlfühlatmosphäre. Auf den serienmäßig achtfach verstellbaren Vordersitzen mit verstellbarer Lendenwirbelstütze finden Fahrer und Beifahrer immer eine optimale Sitzposition.

Die zentrale Instrumententafel umfasst neben einem Tachometer auch ein hochauflösendes 4,2-Zoll-TFTMultiinformationsdisplay, dessen Design auf Anhieb ins Auge springt. Über Bedientasten am Lenkrad kann der Fahrer die Menüs des Displays wechseln.

Die Innenraumtemperatur sowie weitere Funktionen werden über ein elektrostatisches Kontroll-Panel durch leichten Fingerdruck bedient.

Komfortdetails wie eine Lenkradheizung, auf allen Sitzen verfügbare Sitzheizungen mit zwei Heizstufen, eine Zweizonen-Klimaautomatik und ein Luftreinigungssystem mit „Nanoe“8 Technik bieten optimalen Komfort bei minimalem Energiebedarf. Insgesamt stehen für den Innenraum drei Farbkombinationen zur Wahl, darunter Warm White.

HÖCHSTE FAHRSTABILITÄT UND EXTREM GERINGE FAHRGERÄUSCHE MAXIMIEREN DEN FAHRSPAß

Die Toyota Hochleistungs-Brennstoffzelle und das hochentwickelte Energiemanagement versorgen den Elektromotor optimal mit Energie und versprechen ansatzlose Reaktion auf Gasbefehle bei jeder Geschwindigkeit. Das maximale Drehmoment steht von Beginn an bereit, und schon der erste Tritt auf das Gaspedal sorgt unmittelbar für eine ebenso kraftvolle wie gleichmäßige Beschleunigung.

Die Unterbringung des Brennstoffzellen-Stacks und der Tanks unter dem Fahrzeugboden senkt den Gesamtschwerpunkt des Mirai. In Verbindung mit der optimalen  Gewichtsverteilung zwischen den Achsen und einer hochfesten Karosserie führt dies zu hoher Fahrstabilität und maximalem Fahrkomfort.

Unterbodenverkleidungen reduzieren den Luftwiderstand und mindern so den Wasserstoffverbrauch, Luftfinnen an den Rückleuchten erhöhen die Geradeauslaufstabilität.
Die Fahrgeräusche des Mirai sind nicht nur wegen des nahezu lautlosen Elektromotors  extrem gering, sondern auch wegen seiner hervorragenden Aerodynamik und wegen des Einsatzes geräuschabsorbierender Materialien und eines speziellen Glases für  Windschutzscheibe und Seitenfenster.

Im „BS“ Modus (Brake Support) nutzt das Fahrzeug das regenerative Bremssystem beispielsweise bei längerer Bergabfahrt effizient aus.

TOYOTA GIBT BRENNSTOFFZELLEN-FAHRZEUG-PATENTE FREI

Toyota ebnet den Weg für die zunehmende Verbreitung von Brennstoffzellen-Fahrzeugen: Das Unternehmen gibt mehr als 5.600 seiner Patente rund um die alternative Antriebstechnik frei.

Um die Technik in dieser frühen Phase am Markt zu etablieren und ihre Verbreitung voranzutreiben, sind nach Ansicht von Toyota gemeinsame Initiativen mit anderen Fahrzeugherstellern und mit Energieversorgern erforderlich, die sich um die notwendigen Wasserstoff-Tankstellen kümmern.

Aus diesem Grund gibt das Unternehmen insgesamt rund 5.680 seiner weltweiten Patente frei. Die kostenlose Nutzung erfordert lediglich einen Vertrag mit Toyota, in dem unter anderem die beabsichtigte Verwendung und die üblichen Lizensierungsfragen geklärt werden.

Die Patente umfassen Schlüsseltechnologien wie Brennstoffzellen-Stacks (1.970 Patente), Hochdruck-Wasserstofftanks (290 Patente) und Steuer-Software (3.350 Patente). Für den Ausbau des Tankstellennetzes können Unternehmen und Organisationen darüber hinaus rund 70 Toyota Patente nutzen, die sich mit dem Aufbau und Betrieb von Wasserstoff-Stationen beschäftigen.

Toyota hat schon immer eine offene Politik bezüglich seines geistigen Eigentums betrieben und Dritten die Nutzung der Patente bei Zahlung einer entsprechenden Verwendungsabgabe erlaubt. Jetzt geht Toyota noch einen Schritt weiter, um die Verbreitung von  Brennstoffzellen-Fahrzeugen und den Aufbau einer wasserstoffbasierten Gesellschaft zu fördern.

© Toyota / Der neue Toyota Mirai

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