Autosalon Frankfurt 2013: hybridní technologie Toyota

Toyota se již přes 40 let věnuje výzkumu a vývoji ekologicky šetrných řešení mobility. Tato společnost si díky tomu vytvořila významný náskok v konstrukci a výrobě automobilů využívajících systém plně hybridního pohonu.

• Nabídka 23 modelů s plně hybridním pohonem na trhu v 80 zemích a regionech celého světa – čtyřnásobně více, než kterákoli z konkurenčních značek
• Úhrnné celosvětové prodeje hybridních modelů Toyota a Lexus již přesáhly 5,5 mil. vozů, z toho přes 10 % na evropských trzích
• Během prvních 4 měsíců roku 2013 vzrostly evropské prodeje hybridních modelů Toyota o 245 % (oproti roku 2012), s navýšením podílu na trhu z 61 na 75 %
• Během prvního čtvrtletí roku 2013 vykázaly evropské prodeje hybridních modelů TMC nárůst o 82 %
• Modely Auris, Yaris, Prius (vč. verze Prius Plug-in) a Prius+ zaujímají čtyři nejvyšší příčky v evropském prodejním žebříčku hybridních vozů

Společnost Toyota Motor Corporation (TMC) v současnosti nabízí zákazníkům čtyřnásobný počet hybridních modelů, než dokáže nabídnout kterákoli z konkurenčních značek. TMC dnes v 80 zemích a regionech celého světa prodává 23 hybridních modelů (16x Toyota a 7x Lexus).

Vozy s hybridním pohonem jsou dnes obecně zákazníky považovány za mainstreamovou volbu, neboť dokáží nabídnout vynikající spotřebu paliva a nízké emise bez nutnosti obětovat vnitřní prostor či snadnou obsluhu a pohodlí. Díky tomu mohou hrát důležitou roli v komerčním rozšiřování ekologických automobilů.

Široké přijetí ze strany zákazníků odrážejí i úhrnné celosvětové prodeje hybridních vozů Toyota a Lexus, které od uvedení prvního modelu Prius v Japonsku (v roce 1997) přesáhly hranici 5 milionů a koncem července 2013 již dosahovaly 5,5 milionu vozů.

V Evropě, kde se úspěšně prosazují zejména modely Yaris Hybrid a Auris Hybrid, pak TMC od uvedení modelu Prius v roce 2000 umístila na trzích přibližně 600 000 vozů s hybridním pohonem, což je více než 10 % celkových celosvětových prodejů v této kategorii.

K dosažení prvních 100 tisíc prodaných hybridních vozů bylo v Evropě zapotřebí 7 let. V roce 2010 však bylo dosaženo bodu zlomu a prodeje hybridních vozů všech značek od té doby prudce rostly – jen za poslední rok vykázaly nárůst přibližně 96 %.

Ve stejném období (2012 až 2013) pak prodeje hybridních modelů Toyoty vzrostly v Evropě o pozoruhodných 245 % (v samotném roce 2012 se v Evropě prodalo na 110 tisíc hybridních vozů značek Toyota a Lexus), a tak evropský tržní podíl této automobilky mezi hybridními modely narostl z 61 na 75 %.

Dnes i přes širší nabídku hybridních modelů konkurenčních značek a celkový nárůst evropského trhu si Toyota svoji pozici nepřestává upevňovat. Během prvního čtvrtletí roku 2013 vykázaly evropské prodeje hybridních modelů společnosti TMC nárůst cca o 82 %. Plně hybridní modely Toyota a Lexus nyní proto představují 21 % celkových evropských prodejů těchto značek.

Modelová řada TMC pro evropské trhy v současnosti zahrnuje šest plně hybridních modelů Toyota a šest modelů Lexus, přičemž Auris, Yaris, Prius (vč. verze Prius Plug-in) a Prius+ zaujímají čtyři nejvyšší prodejní příčky na trhu s hybridními vozidly a Prius Plug-in PHEV vykazuje více než dvojnásobné prodeje oproti nejbližšímu konkurenčnímu modelu.

Budoucnost hybridních technologií

Prius příští generace podle automobilky zahájí novou epochu hybridních technologií. Toyota Motor Corporation (TMC) bude v čele nové epochy hybridních technologií, kterou otevře představením modelu Prius nové generace. Ten opět přinese nižší spotřebu paliva a snížení emisí.

Nová hybridní ústrojí budou vykazovat výrazně nižší spotřebu paliva, ale i menší rozměry, nižší hmotnost a dostupnější cenu.

Výkonové parametry této nové generace hnacích ústrojí budou odrážet podstatný technologický pokrok v oblasti akumulátorů, elektromotorů a zážehových motorů, jenž je součástí širší strategie automobilky Toyota směrem k elektrifikaci automobilů prostřednictvím hybridních pohonů, akumulátorových elektropohonů a palivových článků.

Model Prius tradičně hraje roli leadera v otázkách nízkých emisí. U každé ze tří generací přinesl Prius průměrné snížení emisí o 10 %. Úkolem je pokračovat tímto tempem i nadále a Toyota zde vyvíjí značné úsilí.

Příští Prius bude vybaven zdokonalenými akumulátory s vyšší hustotou energie – ta vyjadřuje poměr mezi kapacitou akumulátoru a jeho rozměry. Toyota coby leader na poli pokrokových technologií akumulátorů ještě vystupňovala svůj výzkum i vývoj a rozšířila výrobní kapacity pro NiMH i Li-Ion akumulátory s cílem tyto technologie nasazovat v rámci intenzivnějšího zaměření na elektrifikaci automobilů.

Toyota již zvýšila tempo vývoje nových technologií akumulátorů, ať již typu „solid-state“ (s pevným elektrolytem) nebo „lithium-air“, ale zároveň investovala prostředky do zkoumání chemických procesů mimo lithia, jako je např. hořčík a další nízko-valenční materiály.

Příští Prius bude vybaven elektromotory menších rozměrů. Motory v současném modelu Prius vykazují oproti prvnímu modelu čtyřnásobnou výkonovou hustotu, která se v budoucnu ještě zvýší.

Tepelná účinnost zážehového motoru modelu Prius současné generace je 38,5 %. V příští generaci se tepelná účinnost ještě zvýší na úroveň přesahující 40 % – čímž se dostane na světovou špičku.

Příští Prius bude dále využívat novou globální architekturu TNGA (Toyota New Global Architecture), která se vyznačuje nižším těžištěm a vyšší konstrukční pevností, což zásadním způsobem přispěje k lepší jízdní dynamice.

Lepší aerodynamika pomůže ke zcela novému stylistickému ztvárnění exteriéru, se kterým bude souviset i větší vnitřní prostornost a další vylepšení v otázkách kultivovanosti, uspořádání a snadnosti obsluhy.

Souběžně se standardním modelem Prius se vyvíjí i model Prius Plug-in (PHV) příští generace. Současní majitelé vozů Prius PHV poskytli automobilce Toyota informace, že by si přáli delší jízdní dosah čistě na elektřinu a pohodlnější způsob dobíjení.

Toyota proto vyvíjí nový systém bezdrátového/indukčního dobíjení, jenž využívá rezonance mezi cívkou v podlaze a palubní cívkou k přenosu energie do akumulátoru, a tak při dobíjení odpadá nepříjemná manipulace s kabelem. Ověřování tohoto systému proběhne v Japonsku, USA a Evropě v roce 2014.

Od skromných začátků…

• Celosvětově prodáno více než 3 miliony vozů Prius – celosvětově nejúspěšnější model s hybridním pohonem
• První generace – prodáno 120 tisíc vozů; druhá generace – 1,2 milionu; třetí generace – doposud přes 1,7 mil. vozů
• Mezi první a třetí generací poklesly náklady na hybridní soustavu o plné dvě třetiny, výkon vzrostl až o 30 %, spotřeba paliva poklesla o 25 % při současném poklesu emisí CO2 na 89 g/km
• V souvislosti s modelem Prius třetí generace bylo podáno 1 261 patentových přihlášek

Prius jakožto celosvětově první sériově vyráběný osobní automobil s plně hybridním pohonem je zdaleka nejúspěšnějším vyráběným hybridním vozem, s podílem více než 3 milionu vozů z celkových 5,5 milionu (na konci července) celosvětových prodejů TMC v kategorii hybridních automobilů.

Původní prodejní cíle modelu Prius byly přitom skromné, pouhých 300 vozů měsíčně, tedy 3600 vozů ročně. Avšak díky zájmu ze strany zákazníků v Japonsku i ve zbytku světa, dokonce ještě než se Prius představil u prodejců, toto číslo rychle vzrostlo nejdříve na 1000 a posléze na 2000 vozů měsíčně.

První generace modelu Prius se v Japonsku představila již v roce 1997 a posléze v Evropě a USA; po celém světě se prodalo pouze 120 tisíc těchto vozů. Obliba mezi zákazníky však rychle rostla a v případě druhé generace (představené roku 2003) se prodalo na 1,2 mil. vozů.

Prius třetí generace (uvedený roku 2009), jenž se nyní stále nachází uprostřed produkčního cyklu, již vykázal prodeje přes 1,68 mil. vozů. Celkový počet prodaných vozů Prius v 60 zemích a regionech celého světa tak za posledních 16 let již přesáhl 3 mil. vozů.

Mezi první a třetí generací dokázala Toyota snížit náklady na plně hybridní soustavu modelu Prius o plné dvě třetiny, zvýšit výkon přibližně o 30 %, snížit spotřebu paliva o 25 % při současném poklesu emisí CO2 ze 114 g/km na pouhých 89 g/km (v evropském kombinovaném jízdním cyklu).

Toyota dále u modelu Prius třetí generace podala na 1 261 patentových přihlášek, čímž dosáhla pokroku, který si označení „Prius“ rozhodně zaslouží (odvozeno z latinského výrazu pro „jít vpřed, předcházet“).

Plně hybridní pohon

• Díky prodaným 5,5 milionům hybridních vozů TMC se ušetřilo 13 mld. litrů paliva a 37 mil. tun emisí CO2 (oproti vozům s klasickým pohonem)
• TME vede v evropském oborovém srovnání nejnižšího flotilového průměru emisí CO2 – dosahuje pouze 104 g/km, a tak již dnes překonává svůj cíl pro rok 2015, tedy s tříletým předstihem
• Průměrný flotilový průměr emisí CO2 hybridních vozů TMC v Německu je podle studie KBA pouhých 91,1 g/km

Toyota je přesvědčena o tom, že na cestě k trvale udržitelné mobilitě je třeba postupovat více směry. Další vývoj v oblasti syntetických paliv a biopaliv, různé zdroje energie a technologie akumulátorů přitom razí cestu několika druhům ekologických vozidel, které budou jednou na trhu existovat společně vedle sebe.

Klíčovým zdrojem energie pro automobily v nejbližších letech zůstanou i nadále fosilní paliva, a proto je Toyota přesvědčena o tom, že její hnací ústrojí Hybrid Synergy Drive (HSD) je tou nejvhodnější technologií reagující na energetické zásoby a otázky životního prostředí v nejbližší budoucnosti.

Mnohokrát oceněný plně hybridní pohon Hybrid Synergy Drive představuje ústrojí se sério-paralelní architekturou schopnou fungovat samostatně v režimu samotného spalovacího motoru, samotného elektromotoru, nebo jako spojení obou.

Přináší výhody nízké spotřeby paliva a minimálních emisí typických pro sériové uspořádání, ale doplňuje je o mohutný zátah díky paralelnímu uspořádání, přičemž odbourává nevýhody spojené s oběma jmenovanými typy.

Na rozdíl od sériového hybridního ústrojí – kde jsou kola poháněna pouze elektromotorem za pomoci elektřiny produkované spalovacím motorem – je ústrojí HSD schopné využívat k pohonu vozidla elektromotor současně se spalovacím motorem.

Navíc oproti paralelnímu hybridnímu systému – kde k pohonu kol slouží elektromotor současně se spalovacím motorem – je ústrojí HSD schopné produkovat elektřinu i za provozu elektromotoru.

TMC pak odhaduje, že její vozy s hybridním pohonem doposud pomohly ušetřit přibližně
13 mld. litrů paliva (v porovnání s vozy podobné velikosti poháněnými klasickým zážehovým motorem).

Každá Toyota s pohonem Hybrid Synergy Drive rovněž produkuje velmi nízké emise CO2. Společnost Toyota Motor Europe (TME) se pyšní nejvyšším procentním podílem modelů produkujících méně než 100 g emisí CO2 na jeden kilometr jízdy (v Evropě celkem osm modelů), z toho šest modelů produkuje méně než 95 g/km. TME proto vede v evropském oborovém srovnání nejnižšího flotilového průměru emisí CO2 – dosahuje pouze 103,6 g/km.

Podle údajů z roku 2012 publikovaných Evropskou komisí a Evropskou agenturou pro životní prostředí (EEA) činí flotilové emise TME pouze 103,6 g/km, což oproti roku 2011 znamená pokles 5,5 g/km, přičemž tato hodnota s rezervou 24 g/km splňuje cíle Evropské komise dané TME pro rok 2012.

Hodnocení v rámci studie za rok 2012 zahrnuje u každého výrobce 65 % vozů s nejnižšími emisemi. Od roku 2015 budou v platnosti výpočty vycházející ze 100 % modelů každého výrobce. TME překročila své cíle na rok 2015 dokonce s tříletým předstihem.

Flotila hybridních modelů Toyota a Lexus již v Německu dosáhla cíle 95 g/km stanoveného Evropskou unií pro emise CO2 osobních vozů v roce 2020. Z nedávné studie vydané německým federálním úřadem pro motorová vozidla (Kraftfahrt-Bundesamt – KBA) vyplývá, že celkové průměrné emise CO2 flotily hybridních vozů TMC dosahují pouze 91,1 g/km.

Prodeje hybridních vozů od Toyoty, které celosvětově dosáhly počtu 5,5 mil. kusů, tak pomohly ušetřit přibližně 37 mil. tun emisí CO2, které by jinak vyprodukovaly vozy se zážehovým motorem podobných rozměrů a se srovnatelným výkonem.

Budoucnost hybridních modelů Toyota

• Hybridní technologie je ve svých 16 letech stále mladá
• Do konce roku 2015 se představí 15 nových nebo modernizovaných hybridních modelů
• Modulární platforma HSD je snadno přizpůsobitelná pro hybridní vozy s technologií Plug-in (PHV), elektromobily (EV) i hybridní vozy poháněné palivovými články (FCHV)
• V blízké budoucnosti dojde k nárůstu prodeje hybridních modelů díky posilování výkonu a zlepšování funkčnosti, zmenšování celého systému a snižování nákladů

Toyota se dnes nachází ve tříletém cyklu zavádění nových produktů zahájeném v roce 2012, v jehož rámci do konce roku 2015 představí celkem 23 nových nebo modernizovaných modelů s hybridním pohonem, včetně hybridního vozu poháněného palivovými články (FCHV). Bude tedy následovat ještě 15 novinek.

I přes zásadní zlepšení v otázkách výkonu a hospodárnosti pohonu Hybrid Synergy Drive, kterých bylo v průběhu tří generací modelu Prius dosaženo, si je Toyota vědoma skutečnosti, že hybridní technologie je stále mladá – pouhých 16 let – a očekává významný rozvoj a evoluci tohoto systému.

Toyota vnímá své hybridní hnací ústrojí jako základní technologickou platformu nezbytnou k vývoji nejrůznějších typů ekologicky šetrných vozidel. Systém pohonu byl speciálně navržen jako modulární a bylo možné jej snadno použít v hybridních elektromobilech s technologií Plug-in (PHEV), ve vozech s čistě elektrickým pohonem (EV) i vozech s vodíkovými palivovými články (FCHV).

Za tímto účelem pak tento výrobce klade důraz na vývoj a výrobu základních technologických komponent, jako jsou elektromotory, invertory, akumulátory nebo elektronické řídicí jednotky (ECU).

Vozy s hybridním pohonem jsou již dnes obecně zákazníky považovány za mainstreamovou volbu, neboť nabízejí významné výhody v otázkách spotřeby paliva a emisí, aniž by byl uživatel nucen měnit své řidičské návyky, nebo dokonce způsob, jakým vůz používá.

Toyota očekává, že další posilování výkonu a zlepšování funkčnosti v kombinaci se zmenšováním systému a snižováním nákladů povede v blízké budoucnosti ke snazšímu uvádění nových hybridních modelů a jejich prodeji.

Odlišný způsob jízdy

Každý majitel hybridního modelu TMC si může vychutnat jedinečně příjemné zážitky z kultivované a uvolněné jízdy, ke které přispívá zejména každodenní použitelnost, vysoké jízdní pohodlí a pozoruhodně tichý chod mnohokrát oceněného plně hybridního hnacího ústrojí od Toyoty.

Plně hybridní systém pohonu propůjčuje vozidlu schopnost okamžitě, působivě a zcela hladce zrychlovat a tiše se pohybovat pouze s elektromotorem, ale současně i dosahovat příkladně nízké spotřeby paliva a produkovaných emisí.

Díky hladce fungující bezestupňové převodovce E-CVT (Electric Continuously Variable Transmission) plně hybridní soustavy pohonu si může řidič vychutnávat požitek z automatického řazení.

Elektromotor napájený z akumulátoru hybridní soustavy pracuje paralelně se zážehovým motorem, kterému za běžné jízdy vypomáhá při akceleraci. Pokud je aktivní režim EV (elektromobil), kola vozu může pohánět samotný elektromotor, a tak se neprodukují žádné emise CO2, NOx a pevných částic.

V běžném režimu může soustava plně hybridního pohonu používat samotný elektromotor při rychlostech až do 70 km/h (např. Prius+, viz. test), přičemž zážehový motor se v případě potřeby vyššího výkonu hladce spouští za vyšších rychlostí.

Hnací ústrojí bylo speciálně navrženo tak, aby se zážehový motor při jízdě po městě zapojoval v nejmenší možné míře. Praktické testy systému HSD od Toyoty odhalují, že až 60 % ze všech tras při každodenním dojíždění lze absolvovat s vypnutým zážehovým motorem.

To znamená nejen jízdu s nulovými emisemi, ale z pohledu uživatele i bezkonkurenční ticho spojené s pohonem pomocí samotného elektromotoru. Významnou výhodou při jízdě ve městě je navíc schopnost elektromotoru poskytovat nejvyšší točivý moment již od nulových otáček.

Jedinečné zážitky spojené s ekologickou jízdou v každém z plně hybridních modelů TMC ještě umocňuje nabídka alternativních volitelných režimů „on-demand“, jejichž prostřednictvím lze určit, zda je preferována hospodárnost jízdy, výkon, nebo spotřeba paliva.

Tyto jízdní režimy rovněž nabízejí komplexní systém sledování hospodárnosti jízdy pro všechny, kteří si chtějí osvojit ještě ekologičtější návyky při řízení.

Nízké náklady na vlastnictví

• Technologie plně hybridního pohonu spojuje nízké náklady na údržbu, pojištění a provoz s vysokou spolehlivostí a zůstatkovou hodnotou vozidla
• Britská studie uvádí přibližně 20% úsporu v každodenních, měsíčních i ročních provozních nákladech v porovnání s naftovými konkurenty
• Plně hybridní pohon navržený s ohledem na jednoduchou údržbu a příkladnou trvanlivost přináší až 25% úspory v nákladech na servis, údržbu a opravy
• Vysoce konkurenceschopné pojistné sazby a zůstatková hodnota o 15 % vyšší než v případě konkurentů se zážehovým či vznětovým motorem

Technologie plně hybridního pohonu od TMC nabízí výjimečnou protihodnotu za investované peníze. Zákazníkům přináší bezkonkurenční kombinaci nízkých servisních i provozních nákladů, nízkých pojistných sazeb a vysoké spolehlivosti i zůstatkové hodnoty vozu.

Podle nedávné britské studie zaměřené na nový model Toyota Auris Hybrid Touring Sports mohou zákazníci v porovnání s naftovými konkurenty ušetřit přibližně 20 % každodenních, měsíčních i ročních provozních výdajů.

Extrémně nízká spotřeba v kombinovaném cyklu pak podle této studie znamená 18% úspory v nákladech na palivo. Nejnižší emise CO2 v dané třídě znamenají významné daňové úlevy v mnoha evropských zemích a současně i výjimečně nízké provozní náklady.

Ty budou pravděpodobně ještě klesat díky osvobození vozidel s hybridním pohonem od plateb mýtného, které jsou ve velkých evropských městech do budoucna plánovány.

Plně hybridní hnací ústrojí TMC byla speciálně navržena tak, aby zaručila mimořádně dlouhou životnost a nízké servisní náklady. Jejich konstrukce nevyžaduje tradiční startér či alternátor. Motory používají bezúdržbový rozvodový řetěz a nenajdeme zde žádné hnací řemeny.

Díky vysoce účinnému systému rekuperačního brzdění s elektronickým řízením (ECB-R) může životnost brzdového obložení přesáhnout 100 000 km.

Pneumatiky o standardním rozměru jsou nejen levnější, ale díky specifickému rozložení hmotnosti hybridních vozů od TMC se zároveň snižuje jejich opotřebení, a tak typická životnost přesahuje 50 tisíc kilometrů.

Vysoce kvalitní akumulátory v hybridních modelech jsou koncipovány tak, aby spolehlivě fungovaly po celou dobu životnosti vozu. To dokládá i rekordní počet více než 60 mld. kilometrů, které tyto vozy nacestovaly po celém světě. Akumulátory pečlivě navržené s ohledem na vysoký výkon a dlouhou životnost pokrývá pětiletá záruka s omezením na 100 tisíc km.

Předpokládaná životnost výfukového systému přesahuje pět let, k čemuž napomáhá i vysoká míra využití nerezové oceli. „Celoživotní“ světlomety s technologií LED mají předpokládanou životnost 20 let.

Všechny plně hybridní modely od TMC vykazují výrazně nižší náklady na servis, údržbu a opravy; vděčí za to výjimečně dlouhé životnosti komponent, nízkým cenám náhradních dílů a nízkým nákladům na práci, které plynou z kratších normovaných časů úkonů údržby; britská studie zaměřená na model Auris Hybrid Touring Sports uvádí úspory ve výši 25 %.

Osvědčenou kvalitu vozů Toyota a spolehlivost pohonu Hybrid Synergy Drive dokazují stabilně výborná hodnocení za „nejnižší počet závad“ modelu Prius v průzkumech spokojenosti zákazníků organizace JD Power a pozoruhodně nízké náklady na záruční opravy u tohoto modelu.

Hybridní vozy TMC dosahují nejen vysoce konkurenceschopných pojistných sazeb, ale navíc stabilně vykazují vyšší zůstatkovou hodnotu než konkurenční modely se zážehovým či vznětovým motorem: v případě typu Auris Hybrid Touring Sports je to přibližně o 15 %.

Zkušenosti ze Štrasburku

• Tříleté praktické testování verze Plug-in Hybrid se zapojením 33 partnerů, 70 hybridních vozů typu plug-in, 112 dobíjecích stanic a 145 dobíjecích míst
• Vozy Prius Plug-in Hybrid absolvovaly více než 4 miliony kilometrů s průměrným ročním nájezdem přes 19 tisíc km
• Dobíjení probíhalo převážně v místě zaměstnání (60 %) nebo doma (37%), při průměrných nákladech na jedno dobíjení pouze 0,30 eur (vč. daně)
• Při průměrné době dobíjení 75 minut se vozy pohybovaly přibližně jednu třetinu času v plně elektrickém režimu (EV) a dosahovaly 46% úspory paliva
• Maximální dosažená úspora byla 69 % ve spotřebě paliva, 61 % v poklesu emisí CO2 a 1 400 euro v ročních provozních nákladech

Spuštění celosvětového prodeje modelu Prius Plug-in Hybrid předcházel rozsáhlý projekt pronájmu vozů PHEV (Plug-in Hybrid Electric Vehicle), který v průběhu uplynulých pěti let probíhal po celém světě.

Evropský projekt omezeného pronájmu vozů Prius Plug-in Hybrid byl zahájen v dubnu 2010 ve francouzském Štrasburku ve formě plnohodnotné tříleté ukázky řešení trvale udržitelné mobility se zahrnutím 33 partnerů, 70 hybridních vozů typu plug-in, 112 dobíjecích stanic a 145 dobíjecích míst.

Po dobu projektu se pečlivě monitorovala všechna vozidla i profily jejich dobíjení a užívání. Toyota vybavila všechny plug-in hybridní vozy svými monitorovacími přístroji, přičemž jedna třetina vozů měla navíc instalován záznamník údajů pro přesné měření výkonových parametrů vozidla a profilu používání.

Dohled nad uživateli zajišťovala francouzská energetická společnost EDF společně s Toyotou. EDF společně se svojí dceřinou společností SODETREL monitorovala dobíjecí stanice a zajišťovala kontrolu i údržbu veřejných a soukromých stanic.

Tříleté zkušební období skončilo v dubnu 2013 s tím, že vozy Toyota Prius Plug-in Hybrid absolvovaly dohromady více než 4 miliony kilometrů s průměrným ročním nájezdem přes 19 tisíc kilometrů.

Uživatelé v průměru dobíjeli svůj vůz 1,1x denně a průměrná doba dobíjení činila 75 minut. Vozy se pohybovaly přibližně jednu třetinu času v plně elektrickém režimu (EV) a oproti vozům s klasickým pohonem dosahovaly 46% úspory paliva.

Na dobíjení si uživatelé velmi rychle zvykli, přičemž dobíjení probíhalo převážně v místě zaměstnání (60 %) nebo doma (37 %). Zařízení vestavěná v dobíjecích jednotkách automaticky odkládala dobíjení na pozdní noční hodiny, což se odrazilo v nižších nákladech díky výhodnějším sazbám nočního proudu.

EDF vytvořila speciální webové stránky s prezentací cen spotřebované energie, a potvrdila tak průměrnou cenu jednoho dobíjení ve výši 0,30 eur (vč. daně). Když se uživatelé seznámili s náklady na dobíjení, prováděli tento úkon systematičtěji a bez zbytečných obav.

Studie ukázala, že hybridní vozy typu Plug-in, které byly dobíjeny nejčastěji, se pohybovaly vyšší procento času v plně elektrickém režimu a spotřebovaly méně paliva. V porovnání s podobným vozem poháněným zážehovým motorem dosáhl plug-in hybridní model během poloprovozu následujících úspor ve spotřebě paliva:

• cca 69 % v případě uživatelů, kteří dobíjeli v průměru 1,6x denně a cestovali v režimu EV průměrně 60 % celkového času;
• cca 52 % v případě uživatelů, kteří dobíjeli v průměru 1x denně a cestovali v režimu EV průměrně 23 % celkového času;
• a přibližně 33 % v případě uživatelů, kteří dobíjeli jen zřídka (jednou za 5 dnů) a téměř vždy cestovali v režimu hybridního pohonu.

Provozní náklady na jeden kilometr u plug-in hybridního modelu klesaly úměrně tomu, jak často uživatel svůj vůz dobíjel. V porovnání se zážehovým modelem srovnatelného výkonu a při průměrném ročním nájezdu cca 20 tis. kilometrů se v poloprovozu ukázalo:

• uživatelé, kteří dobíjeli průměrně 1,6x denně, ušetřili až 1 400 eur ročně;
• uživatelé, kteří dobíjeli průměrně jednou denně, ušetřili až 1 200 eur ročně;
• a uživatelé, kteří dobíjeli jednou za 5 dnů, dosahovali úspory až 800 eur ročně.

Samozřejmě platí, že čím více byl plug-in hybridní model provozován v čistě elektrickém režimu (EV), tím větší byl pokles emisí CO2. V porovnání s obdobně velkým vozem se zážehovou motorizací dosahují vozy typu plug-in následujícího poklesu emisí CO2:

• 61 % v případě uživatelů dobíjejících vozidlo v průměru 1,6x denně;
• 49 % v případě uživatelů dobíjejících vozidlo v průměru jednou denně;
• a 32 % v případě uživatelů, kteří se pohybovali téměř výlučně jen v hybridním režimu.

Emise CO2 jsou u plug-in hybridu přibližně o 20 až 54 % nižší než v případě podobně výkonného modelu se vznětovým motorem.

Na základě vyčerpávajících dat a detailních informací získaných od uživatelů ve Štrasburku dokázala Toyota vyvinout sériovou verzi modelu Prius Plug-in Hybrid s dojezdem v režimu EV prodlouženým na 25 km.

Tato volba je ideálním kompromisem mezi spotřebou, výkonovými parametry, ekologickými dopady a hmotností ve vztahu k ceně vozidla, ale současně i pokrývá denní přepravní potřeby plných 80 % Evropanů.

V únoru 2013 evidovala Toyota na 36 tisíc celosvětově prodaných vozů Prius Plug-in Hybrid (v sériovém modelovém provedení 2012); to je 1,5x více, než činily roční prodeje prvního modelu Prius v roce 2000.

Toyota pokračuje ve vývoji plug-in hybridního modelu, aby jej mohla zpřístupnit co nejširšímu spektru zájemců za dostupnou cenu a s ještě snazším dobíjením.

Palivové články

Po náhradě zážehového motoru sadou palivových článků je vůz typu FCHV (Fuel Cell Hybrid Vehicle) logickým pokračováním technologie hybridního pohonu

• První sériový model od Toyoty poháněný vodíkovými palivovými články bude uveden již v roce 2015
• Čtyřdveřový sedan s nezmenšeným vnitřním prostorem a dojezdem přes 500 km
• Použití sady palivových článků Toyota poslední generace s celosvětově nejvyšší výkonovou hustotou 3,0 kW na litr objemu

Toyota je toho názoru, že řešení otázek energie a emisí nabízené technologií palivových článků FCHV (Fuel Cell Hybrid Vehicle) je zatím nejpravděpodobnější cestou k maximálně ekologickému vozu s nulovými emisemi, přičemž vodík by měl hrát roli ideálního, ultra-čistého nositele energie.

Automobilka již překonává některé z historických překážek, které bránily výrobě vozů na palivové články, které by bylo možné nabídnout na automobilovém trhu. To zahrnuje i splnění cíle nabídnout jízdní dosah a výkonové parametry srovnatelné se zážehovými či vznětovými modely, zde ovšem bez škodlivých emisí.

Při vývoji vozů typu FCHV využívá Toyota výsledky své technologie HSD, kdy nahrazuje zážehové motory palivovými články. Namísto palivové nádrže na benzín se zároveň objevují vysokotlaké zásobníky na vodík.

Využívá shodné elektrické komponenty jako v případě plně hybridního hnacího ústrojí. Navíc se podobně jako u hybridních modelů používá akumulátor 21 kW k ukládání energie získané zpět systémem rekuperačního brzdění.

Toyota pokračuje ve výzkumu zaměřeném na trvanlivost a spolehlivost palivových článků s cílem výrazně snížit náklady a zlepšit celkové emise CO2. Automobilka do roku 2015 představí v Japonsku, USA a Evropě cenově dostupný sedan typu FCHV, jenž bude svými parametry srovnatelný s modely poháněnými klasickým spalovacím motorem.

Koncept FCV-R odhalený roku 2011 na autosalonu v Tokiu již prokázal výrazný pokrok v otázkách výkonu, spotřeby paliva a prostorových nároků oproti staršímu konceptu, kterým byl FCHV-adv založený na SUV modelu Highlander, představený v roce 2008.

Koncepční sedan FCV-R o rozměrech 4745 mm (délka), 1510 mm (výška) a 1790 mm (šířka) disponuje dojezdem cca 700 km* a neprodukuje žádné emise CO2, NOx či pevných částic – jedinými emisemi je vodní pára.

Současně bylo dosaženo pokroku u samotného palivového článku a zásobníku na vodík.
Sada palivových článků vykazuje celosvětově nejvyšší výkonovou hustotu 3,0 kW na litr objemu a je výrazně menší než u předchozích vozů typu FCHV.

Podstatné zlepšení energetické účinnosti sady palivových článků se rovněž odrazilo v zásadním zmenšení rozměrů palivových nádrží na vodík. Namísto dřívějších čtyř nádrží se u nejnovější konstrukce používají pouze dvě nádrže, které umožňují použít odlišný materiál, upravit proces výroby a dosáhnout snížení nákladů.

Dvojice vodíkových nádrží společně se sadou palivových článků sídlí pod podlahou vozidla, neubírají tak nijak z prostoru v kabině nebo zavazadelníku a umožňují vytvořit velmi praktický rodinný sedan.

Toyota očekává, že ve 20. letech tohoto století se vozy typu FCHV dočkají širokého uplatnění na masovém trhu a plánuje každoročně prodávat desítky tisíc těchto vozidel.

Tento tržní růst bude podpořen dalším rozvojem technologie FCV, rychlejším rozšiřováním čerpacích stanic nabízejících vodík a snižováním nákladů, které je pro dospívající technologie charakteristické.

* Podle japonského testovacího cyklu JC08 (vlastní testy automobilky Toyota)

Evoluce

• Celosvětově nejvyšší výkonová hustota sady palivových článků 3 kW na litr objemu
• Přibližně poloviční hmotnost a rozměry sady palivových článků dnes používané v konceptu „FCHV-adv“
• Možnost studených startů i při teplotě -30 °C

V oblasti palivových článků svými parametry tradičně vyniká špičková technologie Toyota FC Stack. Toyota zahájila práce na vozech poháněných palivovými články již v roce 1992 a od té doby dosáhla u této technologie značného pokroku, který se odrazil ve všech aspektech vozů typu FCHV.

Palivové články, s jejichž nasazením se počítá v modelech FCHV plánovaných pro rok 2015, v současnosti vykazují celosvětově nejvyšší výkonovou hustotu o hodnotě 3 kW na litr objemu. To je více než dvojnásobek hodnoty dosažené u sady palivových článků hybridního konceptu FCHV-adv představeného Toyotou roku 2008.

Díky vývoji vysoce účinného měniče pro zvýšení napětí bylo dosaženo dostatečného nárůstu systémového napětí, aby bylo možné zmenšit rozměry elektromotoru i počet palivových článků obsažených v sadě.

Výsledkem je nová a levnější soustava palivových článků nabízející lepší výkonové parametry, přestože tato sada vykazuje přibližně jen poloviční hmotnost a rozměry oproti předchozímu řešení, které se roku 2008 objevilo u konceptu FCHV-adv.

Jako měřítko pokroku dosaženého od roku 1992 v otázkách energetické účinnosti palivových článků je prodloužení jízdního dosahu z původních 330 km na 830 km**.

Současně se zásadním způsobem zlepšil i pracovní rozsah, neboť díky použití nových materiálů v konstrukci sady palivových článků jsou možné studené starty i za teploty -30 °C.

** Podle japonského testovacího cyklu 10-15 (vlastní testy automobilky Toyota)

Snižování nákladů

Náklady na soustavu palivových článků, vč. sady palivových článků a vysokotlakých nádrží na vodík, oproti konceptu FCHV-adv z roku 2008 poklesly již o 10 %.

Pro první fázi masového rozšiřování plánuje Toyota dosáhnout dalšího poklesu nákladů o polovinu, aby tak dosáhla pouhé 1/20 nákladů na koncept FCHV-adv z roku 2008.

V současnosti se jeví jako dosažitelná cena vozidla pod 10 mil. jenů (80 tis. eur); TMC plánuje další snižování nákladů, aby se vůz mohl na trhu nabízet za dostupnější cenu.