■ 從一億到七百萬的秘密

　　盡管Mirai是一臺(tái)燃料電池車，但從整體結(jié)構(gòu)上看它仍具有傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車型的特點(diǎn)。對(duì)于它的外觀、內(nèi)飾部分此前我們已經(jīng)進(jìn)行過較為詳細(xì)的解讀，對(duì)這些細(xì)節(jié)還略感陌生的朋友可以點(diǎn)擊《開辟新天地 實(shí)拍豐田氫燃料電池車Mirai》閱讀。這次我想和您聊聊它身上的一些技術(shù)特點(diǎn)以及由此引發(fā)的蝴蝶效應(yīng)。

● 模塊化架構(gòu)提升零部件通用率

　　豐田燃料電池項(xiàng)目的研發(fā)始于1992年，當(dāng)時(shí)評(píng)估量產(chǎn)后的售價(jià)接近一億日元，今天價(jià)格已經(jīng)下降到七百萬日元，售價(jià)的降低反應(yīng)了開發(fā)、制造成本的下降，這其中隱藏了豐田不少努力。

● 優(yōu)化核心結(jié)構(gòu)技術(shù)

　　提升零部件通用率是降低成本的有效手段之一，另一方面在20多年的研發(fā)過程中，豐田在燃料電池技術(shù)本身也取得了突破。開發(fā)人員通過優(yōu)化結(jié)構(gòu)，降低貴金屬材料用量等方法，進(jìn)一步降低車輛制造成本。

　　到了Mirai上，工程師在燃料電池和逆變器之間加裝了一種FDC升壓器，這樣早已大規(guī)模量產(chǎn)混合動(dòng)力車型上使用的650V電機(jī)和逆變器可以直接應(yīng)用在燃料電池車上。其他一些零部件例如智能功率模塊等也可以直接整合到Mirai上，從而通過利用混動(dòng)車型量產(chǎn)規(guī)模效應(yīng)降低燃料電池車型成本的目標(biāo)。

　　為提升性能，Mirai燃料電池組中的質(zhì)子交換膜厚度減薄了三分之二，促進(jìn)了水的反向擴(kuò)散，而導(dǎo)電率提高到原來的三倍；同時(shí)，高價(jià)聚合物電解質(zhì)（electrolyte polymer）的用量也相應(yīng)的減少。通過優(yōu)化鉑鈷合金比，催化劑的性能提高了80%；催化劑的碳載體也由空心體改為實(shí)體，這使得鉑金催化劑只能附著于碳載體表面而不會(huì)進(jìn)入到內(nèi)部空心中，鉑的利用率提高為原來的兩倍，鉑的消耗量減少了三分之二。這些技術(shù)創(chuàng)新大大降低了單位面積電極的材料成本。

　　儲(chǔ)氫罐是燃料電池車的儲(chǔ)能機(jī)構(gòu)，除了安全性外，還有輕量化開發(fā)需求。因此在立項(xiàng)之初，開發(fā)團(tuán)隊(duì)便決定在部分機(jī)構(gòu)上使用了碳纖維材質(zhì)。在量產(chǎn)工作中，豐田與碳纖維供應(yīng)商進(jìn)行了技術(shù)研發(fā)合作，提升普通碳纖維的強(qiáng)度。最終在Mirai上用普通碳纖維取代了FCHV-adv上使用的價(jià)格高昂的航空用碳纖維。

　　此前的量產(chǎn)車型中這部分中高角度螺旋纏繞占整個(gè)結(jié)構(gòu)的25%，在Mirai上，這部分結(jié)構(gòu)取消了高角度螺旋纏繞，通過改變塑料襯里的形狀，使過渡區(qū)域由連續(xù)弧線改為直線，減少了纏繞的總?cè)��?shù)。此外，開發(fā)團(tuán)隊(duì)同事用環(huán)向纏繞層沿軸向逐漸回縮形成弧頂部的形狀，提高了過渡區(qū)域強(qiáng)度。這一系列改動(dòng)使CFRP的用量相比此前車型相同區(qū)域減少了40%。重量效率比原來提高了20%，達(dá)到了全球最高水平的5.7wt%。

● 并非完美無缺

　　當(dāng)然，Mirai的成本或者說售價(jià)還有不少下降空間，比如目前由于產(chǎn)量較小，車輛結(jié)構(gòu)特殊的原因，它還只能在元町工廠中以低自動(dòng)化率的方式生產(chǎn)。

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　　在不斷推進(jìn)燃料電池技術(shù)量產(chǎn)的過程中，豐田希望包括Mirai在內(nèi)的車型不僅在性能上要與傳統(tǒng)燃油車比肩，同時(shí)在成本上也一定要有競(jìng)爭(zhēng)力，這樣才能成為未來交通工具的主流。當(dāng)然，對(duì)于一項(xiàng)應(yīng)用新技術(shù)的車型而言，降低成本勢(shì)必需要過程。從1億日元到7百萬日元雖已明顯減少，但距離普及仍舊任重而道遠(yuǎn)。