Dự án được chính phủ hỗ trợ đang hình thành để tạo ra một phương tiện không phát thải thay thế cho các khu vực xa xôi của Vương quốc Anh
Toyota đã thực hiện một bước quan trọng trong việc phát triển động cơ đẩy hydro với việc ra mắt nguyên mẫu xe điện chạy pin nhiên liệu Toyota Hilux (FCEV).
Mặc dù FCEV đầu tiên của công ty là một chiếc ô tô (Toyota Mirai, được bán từ năm 2014 và hiện đã bước sang thế hệ thứ hai), nhu cầu tiếp nhiên liệu nhanh hơn và phạm vi hoạt động xa hơn so với pin hiện tại của xe thương mại khiến chúng phù hợp hơn với công nghệ.
Xe bán tải FCEV của Toyota có phạm vi hoạt động mô phỏng là 365 dặm và thời gian tiếp nhiên liệu tương tự như động cơ diesel. Dự án – được tài trợ, phát triển và chuyển giao tại nhà máy Burnaston của Toyota ở Anh – đã được triển khai chỉ sau 12 tháng.
Toyota sẽ không chia sẻ trọng lượng hoặc tải trọng của Hilux FCEV cho đến khi quá trình phát triển hoàn tất, lúc đó hãng cũng sẽ tiết lộ liệu xe có được đưa vào sản xuất hay không.
Phát triển
Một nhóm kỹ sư của Toyota và các chuyên gia từ Ricardo, European Thermodynamics, D2H Advanced Technologies và Thatcham Research đã điều chỉnh 10 phương tiện phát triển Hilux để chấp nhận hệ thống truyền động và nhiên liệu của Mirai.
Một chiếc đã được thử nghiệm va chạm trong khi những chiếc còn lại vẫn tiếp tục được phát triển trên đường trước khi xe thử nghiệm được giao cho khách hàng tiềm năng, bao gồm cả các dịch vụ khẩn cấp.
Bất chấp sự nổi lên của các nhà sản xuất xe tải FCEV bản địa Tevva và Hydrogen Vehicle Systems cũng như sự sẵn có của ô tô FCEV (đáng chú ý nhất là Mirai và Hyundai Nexo), Vương quốc Anh vẫn tương đối chậm trong việc sử dụng hydro.
Biến Hilux thành xe hydro
Nhìn bề ngoài, FCEV mới trông không khác gì một chiếc Hilux diesel 2,4 lít thông thường. Tuy nhiên, khi mở nắp ca-pô, bạn sẽ thấy ngăn xếp pin nhiên liệu có nguồn gốc từ Mirai.
Phía sau vách ngăn cabin là một hộp kim loại gia cố chứa cục pin có kích thước tương đương pin trên một chiếc ô tô hybrid.
Phần này chiếm khoảng 20% tổng diện tích của boong, nhưng Toyota cho biết nó có thể được đặt dưới hàng ghế sau trên các mẫu xe thông thường. Bên dưới là ba xi-lanh lớn, mỗi xi-lanh chứa 2,6kg hydro (một chiếc ô tô FCEV thông thường sử dụng 1kg mỗi ngày, có giá khoảng 15 bảng Anh) và phía sau là động cơ điện Miraisourced.
Giám đốc hệ thống truyền động của Toyota Motor Europe, Timothy D'Herde, cho biết: “Chúng tôi đã cố gắng giữ khoảng sáng gầm xe của Hilux thông thường. Tuy nhiên, khách hàng cho biết họ muốn xem và thử thứ gì đó càng sớm càng tốt, vì vậy chúng tôi đã sử dụng các bộ phận Mirai đã được kiểm chứng, có tác động đến khoảng sáng gầm xe.
“Bây giờ chúng ta cần xem chiếc xe trong môi trường sống tự nhiên của nó. Một số khách hàng có thể nói rằng họ cần hệ dẫn động bốn bánh, trong trường hợp đó chúng tôi sẽ cần khoảng sáng gầm xe nhiều hơn.”
D'Herde cho biết tính mô-đun của ngăn xếp nhiên liệu là một trong những tính năng hấp dẫn nhất của nó. Tính linh hoạt của nó cũng vậy, nó đã được sử dụng ở những nơi khác trong các ứng dụng từ phát điện tĩnh đến cung cấp năng lượng cho các xe tải giao hàng đã được chuyển đổi của Tập đoàn VDL cho các hoạt động hậu cần của Toyota.
Tuy nhiên, việc lắp đặt nó trong Hilux đã đặt ra đủ loại thách thức, D'Herde giải thích: “Khoang động cơ của Hilux thuôn nhọn từ trước ra sau, đồng thời để giúp nước thoát ra, ngăn xếp hơi nghiêng xuống.
“Tất cả điều này khiến các thiết bị phụ trợ phù hợp như máy nén khí, bộ làm mát khí nạp và máy lọc không khí trở thành một thách thức thực sự. Công suất làm mát rất quan trọng: trong động cơ đốt trong, phần lớn nhiệt đi qua ống xả, nhưng khí thải trong ngăn pin nhiên liệu [chỉ] là nước, vì vậy chúng ta cần rất nhiều bộ trao đổi nhiệt để quản lý nhiệt. Chúng tôi đã thiết kế một bộ tản nhiệt riêng biệt để hỗ trợ điều đó.”
Nhóm nghiên cứu cũng phải cấu hình lại khung gầm dạng bậc thang để chứa ba xi-lanh hydro lớn. D'Herde cho biết: “Chúng tôi đã đến thăm các nhà máy của Toyota để nghiên cứu quy trình sản xuất của họ, bao gồm cả quy trình sản xuất bình hydro, với an toàn nhiên liệu là trọng tâm hàng đầu của chúng tôi”. “Sau đó, khi hiểu được thiết kế của khung, nhóm đã quyết định cách tạo không gian cho xe tăng mà không ảnh hưởng đến độ bền và độ an toàn của nó.
“Nhà máy ở Nam Phi của chúng tôi, nơi sản xuất Hilux [cho Châu Âu], sau đó chế tạo và gắn thân xe lên chúng.”
Áp dụng hydro
Tại buổi ra mắt nguyên mẫu Hilux FCEV, chủ tịch Toyota GB Agustín Martín đã nhấn mạnh lịch sử 30 năm phát triển công nghệ pin nhiên liệu hydro của công ty.
Tuy nhiên, ông nói thêm rằng mặc dù công ty đã bán được 25.000 chiếc FCEV trên toàn thế giới nhưng chỉ riêng công ty này không thể dẫn đầu quá trình chuyển đổi và còn nhiều thách thức phía trước.
Anh ấy nói: “Công ty chúng tôi không thể tạo ra hydro. Điều cần thiết là phải có một chiến lược quốc gia dài hạn trong đó hydro không bị thiệt thòi. Sẽ cần có cơ sở hạ tầng sản xuất và phân phối nhiên liệu [hydro] cũng như các ưu đãi mua phương tiện do chính phủ hỗ trợ.”
Cho đến lúc đó, thách thức sẽ là xác định nhu cầu về hydro và phát triển các phương tiện có thể đáp ứng nhu cầu đó – và với Hilux FCEV, Toyota tin rằng họ có thể là người chiến thắng.
Timothy D'Herde, người đứng đầu bộ phận truyền động của Toyota Motor Europe cho biết: “Nhu cầu đã được xác nhận: chúng tôi biết chiếc xe đáp ứng các yêu cầu của khách hàng về khả năng tiếp nhiên liệu nhanh chóng và phạm vi hoạt động dài hơn đồng thời hệ thống truyền động đã được chứng minh”.
