省去HEV的动力分配机构和发电机
量产的MIRAI随处可见降低成本的智慧和巧思(图3)。除了沿用已经应用于HEV的驱动马达和镍氢电池,还通过提高单元的性能、采用FC升压转换器,以较少的单元数量产生了高压电(表2)。驱动马达沿用与雷克萨斯"RX450h",镍氢电池沿用与"凯美瑞"相同的产品。这些产品已经面向HEV投入量产,能够以低成本进行配备。丰田没有公布FC堆栈的电压,由于1枚单元的电压低于1V,因此FC堆栈的电压低于370V。这个电压要通过FC升压转换器,升高到驱动马达的电压,即650V。将镍氢电池的电压(200~300V程度)提升至650V的DC-DC转换器配置在动力控制单元的内部。
电池单元电流密度要翻番
单元通过材料的薄型化、改进气体流路等,电流密度增加到了过去的2.4倍(图6,图7)。除了将电解质膜的厚度缩减到1/3,通过方便氢离子(H+)通过,使传导效率增至3倍外,还通过为电极(催化剂)层采用铂(Pt)和钴(Co),使反应效率增加到了1.8倍(表4)。空气极的通道也从过去的二维沟槽改为三维通道,使产生的水不易堵塞通道,提高了单位面积的发电效率。
电解质膜减薄后,空气极产生的水更容易通过电解质膜,使膜随时保持湿润状态。因此无需加湿器,重量减轻13kg,系统容积减少了15L。
FC堆栈架相当于FC堆栈的地板。当配置在前座地板下方的FC堆栈撞到路面的突起物时,可以保护FC堆栈。过去一般使用金属制造,在换用树脂制品后,实现了轻量化。而且,通过采用热可塑性树脂,可以利用冲压加工进行量产,还有助于降低成本。