Elektryczne Toyoty mają już ponad 50 lat

Wkrótce Toyota wprowadzi nową serię samochodów elektrycznych na dedykowanej platformie e-TNGA. W ciągu kilku lat nastąpi dalsza elektryfikacja modelowej gamy aut osobowych koncernu.

Prace nad pojazdami elektrycznymi Toyota rozpoczęła już 53 lata temu, zaś małoseryjną produkcję pierwszego elektrycznego SUV-a (RAV4 EV) podjęto w 1996 roku. Wówczas rynek samochodowy nie był jednak przygotowany na zmianę źródła energii, a pojazdy elektryczne traktowano niemal wyłącznie jako eksperymentalne. Liczne zalety "elektryków": zerowa emisja spalin, niski poziom hałasu i dobra dynamika nie były w stanie przeważyć ich głównych wad: zaporowej ceny i niewielkiego zasięgu.

W latach 60. 8-milionowe Tokio i inne japońskie aglomeracje borykały się z gigantycznymi korkami, brakiem miejsc parkingowych i smogiem, który powstawał także za sprawą toksycznych spalin. Jesienią 1968 roku inżynierowie Toyoty rozpoczęli projektowanie elektrycznego, trójkołowego mikrosamochodu. Celem było stworzenie pojazdu do pokonywania krótkich dystansów z domu lub stacji metra do miejsca pracy, na uczelnię lub do centrum handlowego. Toyota Comutter był samochodem innowacyjnym, jednocześnie nawiązywał do idei z początków motoryzacji. Trójkołowcem był Benz Patent Motorwagen (1885), uznawany za pierwszy samochód na świecie. Także napęd elektryczny był niezwykle popularny, zwłaszcza w USA już na początku XX wieku, lecz ostatecznie zwyciężyła koncepcja silnika spalinowego. Sensacją 17. edycji salonu Tokyo Motor Show w listopadzie 1970 r. była koncepcyjna Toyota Comutter. Dwuosobowy trójkołowiec był napędzany bateriami ołowiowymi umieszczonymi nad przednim kołem. Wykonane z tworzywa sztucznego, nadwozie zapewniało znakomitą widoczność. Na zatłoczonych parkingach sprawdzały się przesuwane do tyłu drzwi. Kierownicę zastąpiono stosowanym w lotnictwie wolantem (kolumną sterową). Zamiast prędkościomierza przed kierowcą zamontowano wskaźnik ładowania baterii. Pojazd rozwijał prędkość 40 km/h. Nazwę elektrycznego prototypu wykorzystano ponownie w 1977 r. w modelu HiAce i jest ona nadal używana na wybranych rynkach w Azji. Trzy lata po Comutterze, uwagę zwiedzających tokijski salon zwrócił koncept elektrycznego samochodu miejskiego Toyota EV2.

EV-30 i eCom

W październiku 1987 r. na salonie w Tokio Toyota zaprezentowała koncept dwuosobowego miejskiego mikrosamochodu elektrycznego EV-30. Nadwozie wykonano z żywic wzmacnianych włóknem szklanym ze stalowymi wzmocnieniami płyty podłogowej. Jeden z prototypów posiadał nadwozie otwarte, drugi - karoserię z całkowicie przeszklonym dachem bez drzwi. Przełomem był zastosowanie opracowanych wspólnie z firmą Nippondenso (obecnie Denso) innowacyjnych cynkowo-bromowych akumulatorów przepływowych o napięciu 106 V. Przystosowano je do ładowania ze standardowych w Japonii gniazdek 100 V. W porównaniu do klasycznych baterii ołowiowych lekki akumulator Zn/Br dostarczał dwukrotnie więcej energii. Pojazd był zasilany indukcyjnym silnikiem prądu zmiennego o mocy 5,5 kW. EV rozwijał prędkość maksymalną 43,4 km/h. Przy prędkości stałej 30 km/h EV-30 miał osiągał zasięg 165 km. Długość pojazdu wynosiła 2,1 m, szerokość - 1,32 m. Prototyp był wyjątkowo zwrotny: promień skrętu wynosił zaledwie 2,7 m. Poza odbiorcami indywidualnymi z dużych aglomeracji potencjalną grupę docelową stanowiły duże centra handlowe, zakłady produkcyjne i szpitale.

Dokładnie 10 lat po premierze EV-30 (1997) Toyota zaprezentowała koncepcyjny miejski dwuosobowy eCom o wymiarach typowych dla popularnych w Japonii kei-cars. Długość nadwozia Toyoty eCom wynosiła 2,78 m, a masa własna zaledwie 770 kg.  Mikrosamochód był napędzany elektrycznym silnikiem prądu zmiennego o mocy 25 KM, współpracującym, z automatyczną skrzynią biegów o jednym przełożeniu, umieszczoną z tyłu w układzie Transaxle. Maksymalny moment obrotowy jednostki napędowej wynosił 76 Nm w zakresie od 0 do 2450 obr./min.  Pojazd zasilały 24 baterie niklowo-metalowo-wodorkowe (Ni/MH) o łącznym napięciu 288 V i pojemności 28 Ah. Skonstruowano je wspólnie z firmą Panasonic. Dwuosobowe nadwozie wykonano z tworzywa sztucznego z udziałem tworzywa TSOP (Toyota Super Olefin Polymer) oraz stalowych elementów.

Przednie zawieszenie oparto na kolumnach MacPhersona, z tyłu zastosowano belkę skrętną. Pojazd posiadał liczne udogodnienia m.in. układ kierowniczy z elektrycznym wspomaganiem, poduszki powietrzne kierowcy i pasażera oraz pasy bezpieczeństwa z regulacją wysokości. Zasięg eComa wynosił ok. 100 km. Podczas testów pojazd rozwinął prędkość ponad 100 km/h i był jednym z najszybszych "elektryków" w swojej klasie. W latach 1997-98 zbudowano kilkadziesiąt egzemplarzy Toyoty eCom. Planowano budowę wypożyczalni pojazdów w Toyota City, lecz Projektu Canyon nie udało się zrealizować w 100%. Auto prezentowano także w University of California w Irvine. Toyota eCom była demonstracją możliwości technologicznych, które wyprzedzały epokę o co najmniej dekadę.

Pierwszy elektryczny SUV na świecie

Prace nad prototypami pojazdów elektrycznych (EV - Electric Vehicle) Toyota kontynuowała w latach 90., równolegle z tworzeniem pierwszego w świecie seryjnie produkowanego samochodu z napędem hybrydowym - Priusa. Kluczowe były długoletnie badania koncernu nad nowymi typami akumulatorów litowo-jonowych, które znacznie przewyższały wydajnością i tradycyjne baterie ołowiowe, wyróżniając się niższą masą.

Zaprezentowany w maju 1994 r. światowy bestseller i prekursor segmentu SUV - Toyota RAV4 (XA10) już po dwóch latach doczekała się w pełni elektrycznej wersji EV z napędem na koła przedniej osi. Od 1996 r. oferowano ją w Japonii , a od 1997 r. w USA, głównie w stanie Kalifornia. Auta przeznaczone na rynek amerykański montowano w zakładach w Toyota City (Japonia). Z zewnątrz, poza napisem "EV" pojazd praktycznie nie odróżniał się od wersji zasilanej jednostkami spalinowymi.

Źródłem napędu RAV4 EV 1. generacji był synchroniczny silnik elektryczny z magnesami trwałymi. Osiągał on moc maksymalną 67 KM i moment obrotowy 191 Nm dostępny już w zakresie do 1500 obr./min. Akumulatory niklowo-metalowo-wodorkowe (Ni/MH) opracowano we współpracy z koncernem Panasonic. Składały się one z 24 modułów, każdy o napięciu 24V i pojemności 95 Ah. Napięcie układu napędowego wynosiło 288 V. Masa baterii wynosiła ponad 450 kg. Pełne ładowanie ładowarką 6,6 kW (220V) trwało ponad 5 godzin. Maksymalny zasięg wynosił 153 km. Pojazd rozwijał 125 km/h i od 0 do 100 km/h przyspieszał w ponad 17 sekund. W RAV4 EV wykorzystano niektóre elementy zastosowane w opisanym powyżej mikrosamochodzie Toyota eCom.

Do listopada 2002 r. klienci indywidualni oraz floty w USA zamówiły 1484 egzemplarzy RAV4 EV, wraz z autami sprzedanymi w Japonii łącznie zbudowano ok. 1900 pojazdów. Cena bazowej wersji wynosiła ponad 42 tys. dolarów: RAV "elektryk" był ponad dwukrotnie droższy od wersji benzynowej. Konstrukcja wyróżniała się wysoką jakością i trwałością. Układ zasilania II generacji RAV4 EV (od 2012 r) Toyota skonstruowała we współpracy z firmą Tesla w latach 2009-2011. Elektryczny, indukcyjny silnik na prąd zmienny rozwijał moc 154 KM. Zastosowano baterie litowo-jonowe (Li-ion) o masie ok. 300 kg i napięciu całkowitym 386 V. Umieszczono je pod podłogą bagażnika. W trybie S (sport) pojazd rozwijał 160 km/h, w trybie N (Normal) auto rozpędzało się do 138 km/h. We wrześniu 2012 r. RAV4 EV drugiej generacji kosztował 49,8 tys. dolarów, lecz stopniowo wprowadzano bardziej atrakcyjne warunki finansowe oraz wsparcie dopłatami federalnymi i stanowymi dla pojazdów niskoemisyjnych. W kalifornijskich salonach Toyoty rabat wynosił 2,5 tys. dolarów. Klient otrzymywał także ponad 7 tys. USD "ekologicznej" dotacji federalnej. Do września 2014 r. wyprodukowano 2489 egz. drugiej generacji elektrycznej RAV4 EV.

Personalna Mobilność

W październiku 2003 r. podczas 37. edycji Tokyo Motor Show Toyota zaprezentowała koncepcyjny prototyp PM (Personal Mobility). Jednoosobowy pojazd wyróżniał się aerodynamicznym nadwoziem o zmiennej geometrii. Innowacją był regulowany za pomocą siłowników rozstaw osi kabiny. Wraz ze wzrostem prędkości obniżała się jej wysokość (1,85 m), jednocześnie sterowane elektronicznie zawieszenie usztywniało się. Wokół futurystycznego nadwozia-kapsuły umieszczono 2,5 tysiąca diod LED, co zapowiadało nadchodzący przełom w technologii oświetlenia samochodów. Zamiast tradycyjnych instrumentów i wskaźników Toyota PM posiadała jeden z pierwszych na świecie elektroniczny, wirtualny kokpit, znany dziś w seryjnie produkowanych Toyotach. Dzięki systemowi kamer i pokładowemu komputerowi PC pojazd mógł komunikować się z innymi egzemplarzami Toyoty PM.

FT-EV II: hołd dla Comuttera w wydaniu hi-tech

23 października 2009 roku, podczas 41. Salonu w Tokio Toyota zaprezentował koncept elektrycznego samochodu miejskiego FT-EV II (Future Toyota Electric Vehicle II). Nadwozie mierzyło 2,73 m. długości i 1,68 m. szerokości. Rozstaw osi wynosił 1,9 m. Stylistycznie pojazd nawiązywał do seryjnie produkowanego modeli iQ, był jednak od niego nieco mniejszy. Według deklaracji producenta wnętrze mieściło 4 osoby. Sposób otwierania drzwi - przesuwanie ich do tyłu za pomocą elektrycznych siłowników był ewidentnym nawiązaniem do klasycznego konceptu Toyota Comutter sprzed 4 dekad. Lakierowane na biały, perłowy kolor nadwozie skonstruowano z uwzględnieniem obowiązujących wówczas norm bezpieczeństwa NCAP oraz wymogów NTHSA (USA). Elektryczny silnik Toyota był zasilany z lekkich i wydajnych akumulatorów litowo-jonowych nowej generacji. Pozwalały one na przejechanie dystansu 88 km na jednym ładowaniu. Prędkość maksymalna FT-EV II wynosiła ponad 100 km/h. Jak w przypadku konceptu Comutter kierownicę zastąpiono "wolantem", a raczej elektronicznym joystickiem łączącym funkcję kierownicy oraz pedału gazu i hamulca. Zamiast zewnętrznych lusterek zastosowano kamery. Kolejną innowacją była dodatkowa szyba umieszczona poniżej linii kokpitu ułatwiająca obserwację drogi tuż przed pojazdem. W Toyocie FT-EV II zastosowano oświetlenie diodami LED, dotąd spotykane wyłącznie w samochodach segmentu Premium.

i-Road: sztuka mobilnego przechyłu

W 2013 r. Toyota zaskoczyła innowacyjnym konceptem dwuosobowego pojazdu miejskiego i-Road z elektrycznym napędem. Jak w przypadku konceptu Comutter zastosowano 3 koła, lecz pojedyncze koło umieszczono z tyłu pojazdu. Przednie, napędzane koła stanowią element systemu zawieszenia Toyota Active Lean. Są połączone elementem sterowanym za pomocą przekładni oraz elektrycznego siłownika. Przy skręcie w prawo prawe koło unosi się do góry, a lewe ku dołowi. Elektroniczny żyroskop przekazuje dane do czujników i komputera sterującego. Dzięki systemowi Active Lean pojazd, choć wychyla się na zakręcie jak motocykl, pozostaje stabilny nawet przy prędkości maksymalnej ograniczonej do 45 km/h, nie tracąc nic ze swojej niezwykłej zwrotności. Źródłem napędu i-Road są dwa silniki prądu zmiennego po 2 kW (2,7 KM) każdy, zasilane bateriami litowo-jonowymi. Zasięg wynosił 50 km. Toyota i-Road ma 2,34 m długości i zaledwie 87 cm szerokości. Niewielkie gabaryty pozwalają zaparkować 4 i-Roady na 1 miejscu parkingowym. Masa własna pojazdu wynosi 300 kg.

1 października 2014 r. we francuskim Grenoble uruchomiła pilotażowy program Cité lib by Ha:mo. 35 egzemplarzy i-Road oraz 35 czterokołowych, jednomiejscowych pojazdów Toyota Auto Body COMS było dostępnych dla turystów i mieszkańców alpejskiego miasta w centrum wynajmu krótkoterminowego (carsharing). Toyota realizowała projekt wspólnie z władzami regionu Grenoble-Alpes Métropole, koncernem energetycznym EDF (27 stacje ładowania w Grenoble i okolicy) oraz operatorem energii elektrycznej SODETREL. Wypożyczenie Toyoty i-Road na kwadrans kosztowało 3 euro, 4 godzinna jazda od 17 do 19 euro. Każdy pełnoletni najemca posiadający prawo jazdy przechodził obowiązkowe 45-minutowe szkolenie z techniki jazdy niezwykłym pojazdem. Poza Grenoble system carsharingu Ha:mo wdrożono w Toyota City i Tokio. W marcu 2020 r. projekt Toyoty w Grenoble zawieszono.

Camatte Hajime: edukacyjna zabawka-koncept z silnikiem elektrycznym

W czerwcu 2015 r. Toyota przedstawiła koncepcyjny prototyp Camatte Hajime. Ten elektryczny pojazd stworzono z myślą o rozpoczęciu motoryzacyjnej edukacji dzieci podczas targów zabawek Tokyo Toy Fair 15’. Najmłodsi goście imprezy mogli w nim zasiąść i zapoznać się z wnętrzem niezwykłego samochodu-zabawki. Nazwa "Hajime" (początek) jest więc całkowicie uzasadniona.

Camatte Hajime to szósty, po modelach Sora, Daichi, Takumi, 57 i 57 Sports, pojazd z rodziny Camatte - koncepcyjnych prototypów Toyoty łączących cechy zabawki i prawdziwego samochodu. Otwarte nadwozie o długości 3.02 metra i szerokości 1,32 m. jest hołdem projektantów dla wczesnych modeli Land Cruiser BJ z lat 50. Panele karoserii są całkowicie wymienne. Pojazdy serii Camatte można więc łatwo przekształcić z terenówki w sportowego roadstera lub "dostawczaka". We wnętrzu są trzy miejsca wyposażone w pasy bezpieczeństwa. Kierownica i pedały są regulowane, tak, by dostosować je do wzrostu najmłodszych adeptów motoryzacji.

Napędzana silnikiem elektrycznym Toyota Camatte Hajime to przykład wizjonerskiego podejścia do problemu motoryzacyjnej edukacji.

"Elektryki" przyszłości

W ciągu najbliższych lat Toyota poszerzy gamę o co najmniej 10 nowych samochodów z napędem elektrycznym, w tym 6 globalnych. Jednym z nich jest miejski, dwuosobowy mikrosamochód Toyota C+pod z napędem elektrycznym, dostępny w Japonii. Auto ma 2,49 m długości i waży 690 kg. Maksymalna prędkość to 60 km/h jest jednocześnie maksymalną prędkością dopuszczoną w ruchu miejskim w Japonii. Zasięg wynosi 150 km. W Chinach w sprzedaży jest elektryczna wersja crossovera Toyota C-HR oraz bliźniaczego modelu IZOA, zaś na wybranych rynkach Europy - elektryczne odmiany Proace i Proace City.

Jeśli chodzi o koncepty, to nie można przejść obojętnie obok autonomicznej Toyoty e-Racer z napędem elektrycznym. Trudno jednak przewidzieć, czy trafi do produkcji, a jeśli tak, to czy będzie wyglądał równie ekscytująco jak koncept z 2019 roku. Zaś już za kilka dni Toyota pokaże nowy elektryczny koncept, który będzie stanowił zapowiedź całej linii seryjnych samochodów zaprojektowanych na platformie e-TNGA.

***