Dự án Hilux pin nhiên liệu hydro đến giai đoạn trình diễn

• Đánh giá và trình diễn đang được tiến hành với pin nhiên liệu hydro Nguyên mẫu Toyota Hilux

• Mười chiếc xe nguyên mẫu, chạy bằng công nghệ điện pin nhiên liệu của Toyota và không tạo ra khí thải ống xả, đã được chế tạo bởi Toyota Motor Manufacturing UK

• Dự án phản ánh chiến lược châu Âu rộng lớn hơn của Toyota nhằm đẩy nhanh việc phát triển các giải pháp pin nhiên liệu hydro để mang lại tính trung hòa carbon trên toàn khu vực

Một dự án đột phá để hiện thực hóa chiếc bán tải Hilux chạy bằng pin nhiên liệu hydro đã chuyển sang giai đoạn tiếp theo và cuối cùng, báo hiệu một cột mốc quan trọng khác trong tiến trình của Toyota hướng tới một tương lai không carbon.

Kể từ khi ra mắt chiếc xe nguyên mẫu đầu tiên vào tháng 9/2023, Toyota và các đối tác liên danh, được hỗ trợ bởi nguồn tài trợ của Chính phủ Anh, đã đạt đến giai đoạn đánh giá và trình diễn chuyên sâu.

Bước ngoặt mới nhất trong dự án phát triển chung này tiếp tục thể hiện phạm vi rộng lớn của chiến lược đa con đường của Toyota hướng tới trung hòa carbon, áp dụng các giải pháp hệ thống truyền động khác nhau - điện hybrid, điện plug-in hybrid, pin điện, pin nhiên liệu điện và nhiên liệu điện tử - để phù hợp với nhu cầu khác nhau của người dùng và cơ sở hạ tầng địa phương.

Tổng cộng có 10 nguyên mẫu Hilux chạy bằng pin nhiên liệu hiện đã được chế tạo tại cơ sở Toyota Motor Manufacturing UK (TMUK) ở Derby, Anh. Năm chiếc xe đang trải qua thử nghiệm thực địa nghiêm ngặt để đánh giá độ an toàn, hiệu suất, chức năng và độ bền, tạo ra dữ liệu lái thử trong các tình huống thực tế. Năm đơn vị khác đang tham gia vào các cuộc biểu tình của khách hàng và giới truyền thông, bao gồm cả tại Thế vận hội Olympic và Paralympic Paris 2024 sắp tới. Bằng cách thu hút khách hàng bằng công nghệ pin nhiên liệu hydro, Toyota đang đặt nền móng cho một lĩnh vực vận tải hydro thành công trong tương lai.

Cùng với 30 năm nghiên cứu và phát triển pin nhiên liệu hydro của Toyota, bí quyết từ dự án Hilux sẽ góp phần vào thế hệ tiếp theo của công nghệ pin nhiên liệu, mang lại vòng đời dài hơn, tăng phạm vi lái xe cho xe và giảm đáng kể chi phí.

Toyota hy vọng châu Âu sẽ là một trong những thị trường pin nhiên liệu hydro lớn nhất vào năm 2030, với sự tăng trưởng ổn định trong các ứng dụng di động và phát điện. Do đó, vào tháng 12/2023, Toyota Motor Europe (TME) đã công bố Nhà máy hydro châu Âu, đại diện cho cách tiếp cận phối hợp của Toyota đối với việc thương mại hóa công nghệ này, từ phát triển và sản xuất đến bán hàng và hậu mãi.

Dự án nguyên mẫu Hilux chạy bằng pin nhiên liệu là một bước đệm quan trọng để phát triển hơn nữa công nghệ hydro và kích thích triển khai rộng rãi hơn các hệ sinh thái và cơ sở hạ tầng hydro trên khắp châu Âu.

Hồ sơ xe

Dựa trên huyền thoại Toyota Hilux, với danh tiếng về Chất lượng, Độ bền và Độ tin cậy (QDR) trên địa hình khắc nghiệt nhất thế giới, nguyên mẫu pin nhiên liệu hydro Toyota Hilux giới thiệu cách công nghệ pin nhiên liệu có thể được tích hợp vào một chiếc bán tải.

Kể từ khi ra mắt lần đầu tiên vào năm 1968, Hilux đã chứng minh sự bất khả chiến bại của mình hết lần này đến lần khác, khi chinh phục Bắc Cực, núi lửa Iceland và lục địa Nam Cực, đồng thời đạt được ba chiến thắng trong Dakar Rally. Pin nhiên liệu Hilux giữ lại DNA không khoan nhượng đó trong khi hướng tới một tương lai không carbon.

Bên ngoài, Hilux chạy bằng pin nhiên liệu vẫn giữ nguyên kích thước và ngoại hình gồ ghề như Hilux mới nhất. Ở định dạng extra-cabin, nó dài 5325 mm, rộng 1855 mm và cao 1810 mm nhưng bên dưới bề mặt, công nghệ pin nhiên liệu của Toyota đánh dấu nó như một người tiên phong.

Sức mạnh được cung cấp bằng cách sử dụng các yếu tố cốt lõi từ Toyota Mirai - công nghệ đã chứng minh chất lượng của nó trong gần một thập kỷ sản xuất thương mại kể từ khi Toyota giới thiệu chiếc sedan pin nhiên liệu hydro được sản xuất hàng loạt đầu tiên trên thế giới vào năm 2015.

Hilux chạy bằng pin nhiên liệu có phạm vi lái xe dự kiến lên tới 600 km - xa hơn mức có thể đạt được với hệ thống điện chạy bằng pin. Trong khi đó, nhờ trọng lượng nhẹ của hydro, có thể đạt được tải trọng và khả năng kéo cao hơn so với các lựa chọn thay thế không phát thải khác.

Hydro được lưu trữ trong ba thùng nhiên liệu áp suất cao, mỗi thùng chứa 2,6 kg cho tổng dung tích hệ thống là 7,8 kg. Các xe tăng được gắn trong khung khung thang.
Ngăn xếp pin nhiên liệu điện phân polymer chứa 330 tế bào và được gắn phía trên trục trước. Hilux chạy bằng pin nhiên liệu dẫn động cầu sau thông qua mô-tơ điện tử ở trục sau cung cấp công suất tối đa 134 kW (182 DIN) và mô-men xoắn cực đại 300 Nm. Khi lái xe, pin nhiên liệu không tạo ra khí thải ống xả, chỉ có nước tinh khiết.

Một pin lai Lithium-ion, lưu trữ điện được sản xuất trên tàu bởi pin nhiên liệu, được đặt ở boong tải phía sau, phía trên các thùng hydro. Điều này tránh mọi mất mát về không gian cabin.

Tổng quan dự án

Bắt đầu với một nghiên cứu khả thi vào đầu năm 2022 để chứng minh những lợi thế của hydro thông qua một chiếc xe nguyên mẫu đại diện, dự án nguyên mẫu Hilux chạy bằng pin nhiên liệu hydro đã tiến về phía trước với tốc độ tiến tới giai đoạn kết thúc.

Nghiên cứu khả thi, được thực hiện bởi TMUK và TME, cho phép tài trợ tiếp theo từ Chính phủ Anh thông qua Trung tâm Sức đẩy Tiên tiến, một tổ chức phi lợi nhuận hỗ trợ phát triển các công nghệ sạch hơn và các khái niệm di động mới.

Một chương trình thiết kế và phát triển mạnh mẽ diễn ra từ tháng 7/2022 đến tháng 1/2023, cùng với các đối tác liên danh Ricardo, ETL, D2H Advanced Technologies, Thatcham Research và với sự hỗ trợ bổ sung từ Tập đoàn ô tô Toyota.

Việc sản xuất các bộ phận, bao gồm hàn khung gầm, diễn ra từ tháng 2 đến tháng 5 năm 2023, trước khi xây dựng nguyên mẫu, tuân theo các nguyên tắc của Hệ thống sản xuất Toyota trong một khu vực chuyên dụng trong cơ sở TMUK. Ricardo đã hỗ trợ chuẩn bị cho việc xây dựng nguyên mẫu, thực hiện các nhiệm vụ thiết kế và phát triển và xác nhận quy trình sản xuất hoàn chỉnh song song với các nhóm tại TMUK.

Việc chế tạo nguyên mẫu diễn ra từ tháng 6 đến tháng 7/2023 và chiếc xe đầu tiên được hoàn thành chỉ trong ba tuần. Chín nguyên mẫu khác đã được lắp ráp trước giai đoạn đánh giá kỹ lưỡng từ tháng Bảy đến tháng Mười Hai năm ngoái, bao gồm cả giàn thử nghiệm và thử nghiệm theo dõi.

Mười nguyên mẫu này hiện đang trải qua thử nghiệm thực địa cùng với các hoạt động thu hút khách hàng, sẽ kết thúc giai đoạn cuối cùng của dự án nghiên cứu và trình diễn này cho pin nhiên liệu Hilux.

Hydrogen solutions 

Since the start of its hydrogen fuel cell development in 1992, Toyota has expanded its knowledge of the technology and encouraged its adoption across a wide variety of different mobility uses, with over 20 hydrogen partnerships currently active in Europe. 

These include a five-year trial with hydrogen-powered VDL trucks to decarbonise Toyota’s logistics operations and stimulate the further development of sustainable hydrogen infrastructure across Europe. 

Since July 2021, Toyota cobrands fuel cell buses with its CaetanoBus partner while French clean mobility company GCK uses Toyota’s fuel cell modules to convert ten diesel coaches to zero tailpipe emission vehicles and provide transportation to over 5,000 visitors during the Olympic and Paralympic Games Paris 2024. 

A partnership with Corvus in Norway has realised one of the safest and most advanced marine fuel cell systems available. Furthermore, Toyota worked closely with Energy Observer to create the first hydrogen-powered, zero-emission boat to be self-sufficient in energy. 

Toyota fuel cells are also used for non-mobility applications, such as the modular fuel cells which form the basis of Toyota partner EODev’s GEH2 generators. In May 2021, those generators illuminated the Eifel Tower in Paris with green, sustainable light. 

Toyota’s hydrogen fuel cell development 

Dựa trên kinh nghiệm sâu rộng của mình, Toyota đang phát triển pin nhiên liệu hydro thế hệ tiếp theo, dự kiến sẽ mang lại hiệu suất hàng đầu trong ngành thông qua vòng đời dài hơn và giảm chi phí.

Toyota đã tiếp tục cải tiến công nghệ này từ năm 1992 và vào năm 2015, Mirai đã trở thành chiếc sedan pin nhiên liệu hydro được sản xuất hàng loạt đầu tiên trên thế giới, sử dụng pin nhiên liệu thế hệ đầu tiên của Toyota. Năm năm sau, một chiếc Mirai mới giới thiệu thế hệ pin nhiên liệu thứ hai, giúp mở rộng phạm vi lái xe thêm 30% lên khoảng 650 km.

Để mở rộng tiềm năng của hydro ngoài ô tô, Toyota đã đóng gói lại pin nhiên liệu của mình thành dạng mô-đun nhỏ gọn. Các thành phần chính - ngăn xếp pin nhiên liệu và các thành phần xử lý việc cung cấp không khí, cung cấp hydro, làm mát và kiểm soát năng lượng - được tích hợp trong một hình dạng nhỏ gọn có thể dễ dàng điều chỉnh thành nhiều loại sản phẩm và ứng dụng. Các mô-đun có sẵn trong một hộp hoặc định dạng phẳng, hình chữ nhật để cho phép linh hoạt hơn và thích ứng dễ dàng hơn với các ứng dụng mới.

Các mô-đun pin nhiên liệu này được lắp ráp tại địa phương ở châu Âu, tại trung tâm R &D của TME ở Bỉ, nơi có dây chuyền lắp ráp kết hợp các công nghệ tiên tiến với lắp ráp chất lượng cao. Hoạt động của Nhà máy Hydro Châu Âu sẽ sản xuất ngày càng nhiều hệ thống pin nhiên liệu và được kết nối chặt chẽ với các hoạt động hydro khác của Toyota để đạt được phạm vi và dịch vụ toàn cầu.

Một yếu tố quan trọng trong kế hoạch mở rộng sử dụng hydro của Toyota là công nghệ pin nhiên liệu thế hệ thứ ba mới hiện đang được phát triển, với doanh số dự kiến vào năm 2026-27. Các đơn vị này sẽ cung cấp mật độ năng lượng cao hơn và dự kiến tăng 20% phạm vi lái xe. Tiến bộ kỹ thuật và tăng khối lượng sản xuất có thể giúp giảm chi phí hơn một phần ba.

Nghiên cứu sâu hơn cũng đang xem xét tiềm năng của các ngăn xếp pin nhiên liệu có thể mở rộng với công suất đầu ra khác nhau và thiết kế của các thùng nhiên liệu có hình dạng phức tạp, tương thích với các loại xe có kích thước khác nhau.

Về các thành viên liên danh

Toyota Motor Manufacturing UK (TMUK) sản xuất các mẫu Corolla Hatchback, Touring Sports và Commercial tại trung tâm sản xuất ở Burnaston, Derbyshire và động cơ hybrid tại cơ sở ở Deeside, North Wales. TMUK bắt đầu sản xuất vào năm 1992 với tư cách là doanh nghiệp sản xuất hoàn toàn thuộc sở hữu đầu tiên của Toyota ở châu Âu và tiếp tục trở thành địa điểm đầu tiên của công ty để sản xuất xe điện hybrid bên ngoài Nhật Bản. Đến nay, Toyota đã đầu tư hơn 2,75 tỷ bảng Anh vào hoạt động sản xuất tại Anh; TMUK hiện đang sử dụng hơn 3,000 người và hỗ trợ nhiều công việc khác trong mạng lưới nhà cung cấp rộng khắp tại Vương quốc Anh.

Ricardo là một nhà tư vấn kỹ thuật và môi trường chiến lược toàn cầu chuyên về các lĩnh vực giao thông, năng lượng và tài nguyên khan hiếm. Ricardo đã hỗ trợ tích hợp kỹ thuật các thành phần pin nhiên liệu vào khung gầm Hilux.

ETL (Nhiệt động lực học châu Âu) cam kết cung cấp các giải pháp nhiệt toàn vẹn cao thông qua sự xuất sắc trong thiết kế và đổi mới. ETL đã nghiên cứu sự sắp xếp có thể đảo ngược và nhiều quạt.

D2H Advanced Technologies cung cấp các dịch vụ kỹ thuật công nghệ cao trong mô phỏng, mô hình hóa, khí động học, nhiệt động lực học và thiết kế cho xe thể thao và các ngành công nghiệp hiệu suất cao khác. D2H đã hoàn thành phân tích CFD để làm nổi bật nơi có thể cải thiện.

Thatcham Research, công ty tình báo rủi ro ô tô chuyên tìm hiểu các cơ hội và rủi ro của công nghệ xe mới, đã hỗ trợ dự án thông qua việc cung cấp tư vấn sửa chữa bền vững và chuẩn bị đào tạo hydro cho thị trường sửa chữa.

Thông số kỹ thuật xe (dự kiến)