Toyota har tagit ett stort steg i utvecklingen av vätgasdrift genom att presentera en prototyp av Toyota Hilux bränslecellsdrivna elfordon (FCEV).
Även om företagets första FCEV var en personbil (Toyota Mirai, som har sålts sedan 2014 och nu är inne på sin andra generation), är kommersiella fordons behov av snabbare tankning och längre räckvidd än vad batterier för närvarande kan ge dem en bättre passform för tekniken.
Toyotas FCEV-pickup har en simulerad räckvidd på nästan 60 mil och en tankningstid som liknar den för en diesel. Projektet – som finansierades, utvecklades och levererades i Storbritannien vid Toyotas fabrik i Burnaston – fick klartecken på bara 12 månader.
Toyota kommer inte att avslöja Hilux FCEV:s vikt eller nyttolast förrän utvecklingen är klar, och vid den tidpunkten kommer man också att avslöja om den kommer att gå i produktion.
Utveckling
Ett team av ingenjörer från Toyota och specialister från Ricardo, European Thermodynamics, D2H Advanced Technologies och Thatcham Research anpassade 10 Hilux-utvecklingsfordon för att acceptera Mirais drivlina och bränslesystem.
En har krocktestats medan utvecklingen på väg fortsätter med de andra innan testfordon placeras hos potentiella kunder, som inkluderar räddningstjänster.
Trots framväxten av tillverkarna av FCEV-lastbilar Tevva och Hydrogen Vehicle Systems och tillgången på FCEV-bilar (framför allt Mirai och Hyundai Nexo), har EU varit relativt långsamt med att anamma vätgas.
Förvandla Hilux till ett vätgasfordon
Utseendemässigt skiljer sig inte den nya FCEV-bilen från en vanlig Hilux med 2,4-liters dieselmotor. Men om man öppnar motorhuven ser man bränslecellsstacken som kommer från Mirai.
Bakom hyttskottet finns en förstärkt metallåda som innehåller ett batteri av ungefär samma storlek som det i en hybridbil.
Detta utgör cirka 20% av däckets totala yta, men Toyota säger att det kan placeras under baksätet på vanliga modeller. Därunder finns tre stora cylindrar som vardera innehåller 2,6 kg vätgas (en typisk FCEV-bil använder 1 kg per dag, vilket kostar cirka 200kr), och baktill finns en elmotor med Miraisourced.
Toyota Motor Europes chef för drivlinor, Timothy D’Herde, säger: ”Vi försökte behålla markfrigången från den vanliga Hilux. Men kunderna sa att de ville se och prova något så snart som möjligt, så vi använde beprövade Mirai-komponenter, vilket har haft en inverkan på markfrigången.
”Nu måste vi se fordonet i dess naturliga miljö. Vissa kunder kanske säger att de behöver fyrhjulsdrift, och i så fall kommer vi att behöva mer markfrigång.”
Bränslestackens modularitet är en av dess mest tilltalande egenskaper, säger D’Herde. Detsamma gäller dess flexibilitet, eftersom den har använts på andra håll i tillämpningar som sträcker sig från statisk kraftgenerering till att driva ombyggda VDL Group-leveranslastbilar för Toyotas logistikverksamhet.
Installationen i Hilux innebar dock en hel del utmaningar, förklarar D’Herde: ”Hilux motorutrymme smalnar av framifrån och bakåt, och för att underlätta vattenavrinningen är stacken vinklad något nedåt.
”Allt detta gjorde det till en verklig utmaning att montera tillbehör som luftkompressor, intercooler och luftrenare. Kylkraften är avgörande: i en förbränningsmotor går mycket av värmen genom avgaserna, men avgaserna i en bränslecellsstack är bara vatten, så vi behöver många värmeväxlare för att hantera värmen. Vi konstruerade en skräddarsydd kylare för att hjälpa till med det.”
Teamet var också tvunget att konfigurera om chassit med stegramar för att få plats med de tre stora vätgascylindrarna. ”Vi besökte Toyotas fabriker för att studera deras produktionsprocesser, inklusive de för vätgastankarna, med bränslesäkerhet som vårt främsta fokus”, säger D’Herde. ”Efter att ha förstått ramens konstruktion bestämde teamet hur man skulle göra plats för tankarna utan att påverka dess styrka och säkerhet.
”Vår sydafrikanska fabrik, där Hilux tillverkas för Europa, byggde och monterade sedan karosser på dem.”
Införande av vätgas
Vid lanseringen av Hilux FCEV-prototypen betonade Agustín Martín, president för Toyota GB, företagets 30-åriga historia av utveckling av vätgasdriven bränslecellsteknik.
Han tillade dock att även om företaget hade sålt 25.000 FCEV i hela världen, kunde det inte ensamt leda övergången och det fanns utmaningar framöver.
Han sa ”Vårt företag kan inte få vätgas att hända. Det är viktigt att det finns en långsiktig nationell strategi där vätgas inte missgynnas. En infrastruktur för produktion och leverans av vätgasbränsle och statligt stödda incitament för fordonsköp kommer att vara nödvändiga.”
Fram till dess kommer utmaningen att vara att identifiera ett behov av vätgas och utveckla fordon som kan uppfylla det – och med Hilux FCEV tror Toyota att man kan vara en vinnare på spåren.
”Efterfrågan är bekräftad: vi vet att fordonet uppfyller kundernas krav på snabb tankning och längre räckvidd och att drivlinan är beprövad”, säger Timothy D’Herde, Toyota Motor Europes chef för drivlinor.