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도요타 미라이 미래 복합 수소 연료 전지 기술 분석
도요타는 앞서 최초로 대규모로 생산된 수소동력차 미라이 미래조합을 선보였다. 도요타에 관심이 있는 친구가 있다면, 이 차종에 대해 잘 알고 있을 것이다. 과거 다른 대형 모터쇼에서도 관련 FCV 컨셉트카가 전시됐다. 세계 최초의 수소 연료 전지 자동차인 도요타 미라이 미래조합은 도요타의 하이브리드 동력을 처음 접한 것처럼 놀라운 기술을 많이 갖추고 있다. (윌리엄 셰익스피어, 도요타 미라이, Northern Exposure (미국 TV 드라마), 스포츠명언)

수소 에너지 자동차의 존재의 의미는 전기 자동차와 동일하며 배출 문제에 대한 궁극적인 해결책이다. 저탄소 환경 보호를 장려하는 글로벌 테마에서 수소 동력 자동차는 순수 전기 자동차의 제로 연료 소비, 제로 배출, 저소음의 장점을 가지고 있으며, 핵심 부분은 연료 전지이다. Mirai 의 미래 조합을 전기 자동차로 이해할 수 있지만, 부피가 크고 비효율적인 리튬 이온 배터리가 아닌 연료 배터리를 사용합니다. 수소 연료 전지 자동차는 수소산소화학반응 과정의 전하 이동을 이용하여 전류를 형성하여 모터를 작동시켜 차량을 구동한다.

핵심 구조 부품의 경우 미라의 미래 조합은 하이브리드 자동차와 순수 전기 자동차보다 훨씬 복잡합니다. 전체 전력 시스템은 연료 전지 더미를 핵심으로 하며 전통적인 휘발유 엔진, 변속기, 연료 탱크, 대면적 리튬 이온 배터리는 없다. 엔진실은 모터와 그 제어 장치이다. 니켈 수소 배터리 세트와 고압 수소 저장 탱크 두 개가 차체의 뒷축에 놓여 있다. 미라이 미래조합에서는 주유나 충전 문제를 고려할 필요가 없다. 주행에서 소비되는 유일한' 연료' 는 수소다.

수소는 상온에서 기체로 밀도가 낮고 액화가 쉽지 않아 연소하기 쉽다. 따라서 수소를 안전하게 저장하는 방법은 수소동력차의 최우선 고려 사항이 된다. 도요타 미라이 미래 조합은 차체 뒷축에 1 ~ 2 개의 고압 수소 저장 탱크를 설치하고 3 층의 서로 다른 소재의 타원형 캡슐로 설계했다.

고압 수소 저장 탱크의 탱크 안감은 플라스틱 밀봉 안감으로 둘러싸여 있고, 플라스틱 밀봉 안감은 탄소섬유 강화 플라스틱 압축층으로 둘러싸여 있으며, 압축층 바깥쪽에는 유리 섬유 재료로 만든 충격 흡수 보호층이 설치되어 있다. 각 층의 섬유 입자는 탱크의 위치에 따라 추가 최적화를 수행하여 섬유가 압력 분포의 방향을 따르고 보호 층 효과를 높입니다. 2 개의 수소 저장 탱크 * * * 의 용량은 122.4 리터 (전면 저장 탱크 60 리터, 후면 저장 탱크 62.4 리터) 입니다. 그것은 700 개의 기압에 저장되어 최대 5 킬로그램의 수소를 수용할 수 있다.

그러나 연료 전지 원자로가 정상적으로 반응하여 전기를 생산하려면 산소를 넣어야 한다. 공기로 가져와야 효과를 얻을 수 있다. 흡기 그릴은 통로를 형성하고, 공기가 연료 전지 더미에 들어가면 수소는 공기 중의 산소와 결합하여 전류를 생성하는데, 전체 과정에서 유일한' 폐기물' 은 순수한 물이다.

차량이 시동 될 때 연료 전지 더미에서 생성 된 전류는 모터 구동 차량뿐만 아니라 후방 차축 위의 니켈 수소 동력 배터리에도 부분적으로 저장됩니다. 이 1.6 킬로와트시 배터리는 카메리가 혼용한 것과 똑같이 동력과 에너지 저장 역할을 한다. 차량 부하가 낮을 때 전기 구동 차량을 단독으로 사용하여 전진할 수 있다. 만약 차량에 더 큰 동력 수요가 있다면, 모터와 니켈수소 배터리는 이중 전원으로 만족할 수 있다. 차량이 제동을 감속할 때, 모터가 회수하는 운동 에너지는 니켈수소 전지팀이' 충전' 할 것이다.

수소화소가 적은 외부 요인을 제외하면 수소 연료의 충전 속도는 전기 자동차보다 훨씬 빠르다. 미라의 미래 조합을 예로 들자면, 수소 연료를 가득 채우는 데 3 분 밖에 걸리지 않아 약 650km; 를 주행할 수 있다. 반면 테슬라 모델스는 충전이 완료된 후 항속 마일리지가 500km 정도이지만 충전시간이 가장 빠르면 5 시간 빠르다.

이런 설명을 통해 도요타 수소 동력차종의 작동 원리에 대해 어느 정도 이해하고 있다고 믿습니다. 에너지 효율과 환경 보호만 본다면, 전기 자동차의 지위를 대신할 수 없더라도 수소 동력은 천하를 똑같이 나누어야 한다. 분명히 이것은 사실이 아닙니다. 현재 수소 전동차의 보급을 가로막는 가장 큰 문턱은 바로 비용이다. 여기서 도요타의 비용 절감 수단에 경탄할 수밖에 없다. 2008 년 컨셉트카 FCV 의 자동차 연료 배터리 비용은 6 억 5438 억 +0 만 달러에 달했지만 현재 양산되고 있는 미라의 미래 조합은 5 만 달러로 95% 까지 감소할 수 있다. 위협에서 실현까지 1 년도 안 된다. 네티즌이' 흑기술' 이라고 부르는 것도 당연하다.

사실 수소 동력은 더 이상 새로운 개념이 아닙니다. 일찍이 많은 제조사들이 관련 연구개발을 했는데, 그 중 일부는 연료 내연 기관 방향으로 발전하고 있다. 하지만 결국 도요타가 처음으로 감히 양산했고, 나머지는 차량 비용에 갇혔다. 그러나, 우리는 수소 연료 전지에 대한 국제적인 태도가 상당히 긍정적이라는 것을 알 수 있다. 영국은 수소화 스테이션의 건설 및 운영 비용의 절반을 보조할 것이다. 독일과 일본은 1000 개의 수소역을 건설할 계획이다. 캘리포니아는 20 15 년에 10000 대의 수소 동력차를 실현할 계획이다. 또한 주요 제조업체는 제휴 협력 모델을 사용합니다. 현재 대표적인 조합은 혼다-유니버설, 도요타-BMW, 닛산-포드-다임러로 수소 연료 전지의 보급을 가속화하기 위한 것이다.

이 차트에서 우리는 국산 브랜드도 보았다. 참고로, 국가는 사실 수소 연료 전지 기술을 특별히 중시한다. 20 13 년, 국무부는 기업들이 주요 과학연구기관과 공동으로 개발해 자주지적 재산권을 지닌 연료 전지 승용차와 상용차 동력 시스템 기술 플랫폼을 형성할 수 있도록 관련 정책을 내놓았다. 당시 SAIC 의 대응 방안은 20 15 년 연료전지 자동차 산업화를 실현하고 경해대 등 시범도시에서 시장에 내놓는 것이었다. 계획 능력 1000 대, 차량 원가를 50 만 대로 낮춘다.

유감스럽게도, 야심차게 보이는 이 계획들은 결국 현실의 잔혹함을 이길 수 없다. 현 단계에서 본토 브랜드의 핵심 기술 수준과 관련 경험 축적은 여전히 부족한 것으로, 주로 제품 신뢰성과 수명 방면에 나타난다. 하지만 도요타는 기술을 세계화하여 각국의 수소역 건설을 가속화하기 위해 5000 여 개의 연료전지 특허를 개방했기 때문에 이런 상황이 개선될 수 있다.

그러나 도요타는 중국을 수소 동력 자동차의 핵심 시장으로 여기지 않는 것 같다. 그 이유는 수소 동력 자동차의 생산능력이 높지 않기 때문일 수 있다. 공급이 부족한 시장에 직면하여 정책 지원이 강하고 이 기술에 대한 열정이 있는 국가 또는 지역을 우선적으로 고려할 것이다. 중국 정부가 연료 전지 발전을 촉진하는 정책을 내놓았지만 실제 지원 조치는 많지 않다. 기업이든 소비자든' 관망적인' 태도로 대면할 수밖에 없어 결국 시간을 지체했다.

마지막으로 토종차업체들이 도요타 특허 개방의 계기를 진지하게 받아들일 것을 제안한다. 이는 과거 혼합동력에 대한 특허 봉쇄와는 달리 성숙한 기술을 배우면 제품 수준을 더욱 높이는 데 도움이 되기 때문이다. 또한, 국가 보조금은 줄곧 본토 브랜드 자동차 기업을 선호해 왔으며, 누구의 제품 품질이 믿을 만하면 민심을 얻을 수 있다.