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La seconde Toyota Mirai repose sur une architecture dédiée à l'hydrogène

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La seconde génération de la Toyota Mirai repose sur une architecture dédiée à l'hydrogène

La seconde Toyota Mirai repose sur une architecture dédiée à l'hydrogène
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Toyota présente la seconde génération de la berline électrique à pile à combustible (FCEV) Mirai.

La seconde génération de la Toyota Mirai à hydrogène repose sur la plateforme GA-L de Toyota.

L'architecture de la Mirai a été intégralement repensée grâce à l'utilisation de la plateforme GA-L.

La pile à combustible est déplacée du soubassement de l'habitacle vers le compartiment avant afin d'offrir plus d'espace aux passagers. La Mirai peut désormais accueillir cinq personnes.

La Toyota Mirai affiche des lignes sculpturales : la hauteur a été réduite de 65 mm et l'empattement augmenté de 140 mm. Avec le porte-à-faux arrière allongé de 85 mm, la longueur totale du véhicule est désormais de 4 975 mm.

L'adoption de la plateforme GA-L a permis de positionner trois réservoirs d'hydrogène haute pression, augmentant ainsi de 25% la quantité d'hydrogène embarquée.

Les réservoirs sont disposés dans une configuration en « T ». Le plus long est placé en longueur, centré sous le plancher du véhicule. Il est encadré par deux réservoirs plus petits placés sous le coffre et les sièges arrière. Au total, ils peuvent contenir 5,6 kg d'hydrogène. Leur position contribue à abaisser le centre de gravité de la berline électrique à pile à combustible sans compromettre l'espace de chargement.

Les trois réservoirs ont une construction multicouche plus rigide et plus légère (l'hydrogène représente 6% du poids combiné du carburant et des réservoirs).

L'architecture GA-L permet de déplacer la pile à combustible vers le compartiment avant. La batterie haute tension et le moteur électrique sont positionnés au-dessus de l'essieu arrière. Tout cela permet à la Mirai de bénéficier d'une répartition des masses de 50/50 entre l'avant et l'arrière.

La berline à hydrogène Toyota bénéficie d'une pile à combustible plus efficiente, d'un moteur électrique dont la puissance augmente à 174 ch, d'une capacité de stockage d'hydrogène augmentée et d'une autonomie qui progresse de 30%, jusqu'à 650 km environ (données en attente d'homologation définitive).

La pile à combustible Toyota et son convertisseur de puissance (FCPC) ont été développés pour être utilisés avec la plateforme GA-L. Les concepteurs ont pu rassembler tous les éléments accessoires autour de la pile (y compris les pompes à eau, l'échangeur, la climatisation, les compresseurs d'air et la pompe de recirculation d'hydrogène). Chaque pièce a été rendue plus petite, plus légère et plus performante en même temps.

La pile à combustible utilise un polymère solide mais plus compact et comportant moins de cellules (330) avec une densité de puissance à 5,4 kW/l (hors plaques d'extrémité).

La puissance maximale du moteur électrique atteint 174 ch (128 kW).

Les performances par temps froid ont été améliorées et le démarrage est possible jusqu'à moins 30° C.

Les accessoires autour de la pile à combustible sont regroupés afin d'économiser de l'espace et du poids. L'unité intègre également le convertisseur DC-DC de la pile à combustible et des composants haute tension.

La même approche d'optimisation a été appliquée à d'autres parties de la pile à combustible. La prise d'air est conçue pour réduire les pertes de pression et contient un matériau insonorisant de sorte que le bruit des entrées d'air est imperceptible dans l'habitacle. L'échappement utilise un tuyau en résine et un silencieux plus efficace et est conçu pour permettre à une grande quantité d'air et d'eau d'être évacuée.

La Mirai est équipée d'une batterie Lithium-Ion haute tension plus dense en énergie, offrant un rendement plus élevé et des performances environnementales supérieures. Sa tension nominale est de 310,8 V et sa capacité de 4,0Ah. Le poids total de la batterie a été réduit à 44,6 kg.

Les dimensions inférieures de la batterie lui ont permis d'être positionnée derrière les sièges arrière, sans réduction du coffre.

Un circuit de refroidissement par air a été conçu, avec des entrées discrètes de chaque côté des sièges arrière.

L'adoption de la plateforme GA-L confère à la Mirai un centre de gravité plus bas, une stabilité améliorée et une rigidité de carrosserie accrue. Ces progrès contribuent à offrir une tenue de route rigoureuse.

Avec la pile à combustible placée sous le capot et l'ensemble batterie/moteur électrique positionnés à l'arrière, un équilibre 50/50 a été obtenu dans la répartition des masses. Cela offre à la Mirai des caractéristiques de stabilité typiques d'une voiture à moteur avant qui se combinent à l'agrément d'une propulsion.

La rigidité de la caisse a été augmentée avec des renforts, une application plus importante de colle pour relier les éléments entre eux et l'utilisation du soudage par laser.

La Mirai reçoit des suspensions avant et arrière multi-bras. Cette configuration offre un haut niveau de stabilité et de confort de conduite. L'utilisation de barres stabilisatrices plus épaisses, la localisation optimisée des rotules et l'augmentation de la rigidité de la suspension contribuent également à améliorer la stabilité.

L'aérodynamique de la voiture à pile à combustible, avec une ligne de toit plus basse, un soubassement totalement caréné et un Cx plus faible, joue un rôle dans l'amélioration du comportement routier.

Le moteur électrique offre une réponse immédiate, fluide et linéaire aux sollicitations du conducteur. La conduite sur autoroute est détendue, avec une capacité de reprise importante à toutes les vitesses. Sur les petites routes sinueuses, la berline à hydrogène offre d'excellentes capacités d'accélération en sortie de virage.

La berline à hydrogène Toyota purifie l'air lorsqu'elle se déplace:  un filtre de type catalyseur est incorporé dans l'admission d'air. Lorsque l'air est aspiré dans le véhicule à hydrogène pour alimenter la pile à combustible, une charge électrique sur l'élément filtrant capture les particules microscopiques de polluants, notamment le dioxyde de soufre (SO2), les oxydes d'azote (NOx) et les particules fines. Le système permet d'éliminer 90 à 100% des particules entre 0 et 2,5 microns de diamètre.

Le prix de vente de a Mirai sera environ 15% inférieur à la génération actuelle à finition équivalente.

Le développement progressif du réseau de recharge devrait également favoriser la diffusion des véhicules à pile à combustible.

Toyota entend multiplier les ventes mondiales de la Mirai par 10.

La vision de Toyota d'un avenir durable intègre l'hydrogène en tant que ressource viable et abondante pour transporter et stocker l'énergie. L'hydrogène a le potentiel de fournir une mobilité zéro carbone, non seulement aux véhicules routiers, mais également aux trains, aux bateaux et aux avions, et de générer de l'énergie pour l'industrie, les entreprises et les ménages.

Eric Houguet, 08/12/2020
   
 

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