Toyota Mirai (2015) | Impresiones de conducción

La conducción del Mirai no difiere de la de un BMW i3 (por poner un ejemplo) en lo referente al procedimiento para el arranque y el posterior manejo del vehículo. De hecho, es prácticamente imposible saber si el Mirai se mueve gracias a una pila de combustible o, como un coche eléctrico convencional, únicamente con la energía de una batería.

Para arrancar el Mirai hay que presionar el pedal del freno y pulsar el botón «POWER» que hay a la derecha del volante. El coche entonces está preparado para iniciar la marcha, aunque no haya ningún ruido que lo indique. Para comenzar a moverse antes hay que liberar el freno de estacionamiento (se hace con un pedal) y seleccionar la posición D para avanzar o R para retroceder.

Los primeros metros se recorren con la energía que hay en la batería de níquel e hidruro metálico, siempre que las condiciones sean las adecuadas, es decir, que tenga carga suficiente y que la demanda de aceleración no sea grande. La pila de combustible comienza a funcionar al poco tiempo, puesto que la batería no puede mover el Mirai por sí misma más allá de dos kilómetros. La entrada en funcionamiento de la pila es absolutamente inapreciable, como también lo son los constantes cambios de flujo de energía entre ésta, el motor eléctrico y la batería. La sensación es la misma que la de llevar un coche eléctrico con un motor y una batería y, por tanto, el Mirai se mueve en ausencia total de vibraciones y prácticamente en silencio.

Foto de - toyota mirai 2015

Obviamente, el silencio no es absoluto porque al habitáculo llega parte del ruido del ambiente, pero éste siempre se mantiene a un nivel muy bajo. En parte, esto se consigue gracias a que para el acristalamiento del Mirai Toyota ha utilizado vidrio laminado, el cual consiste en dos láminas de vidrio separadas por una resina, que mejora el aislamiento acústico. El coeficiente aerodinámico de la carrocería es bueno, 0,29, pero no excelente. Actualmente hay una gran número de turismos que sin tener un halo de vehículo ecológico, presentan un mejor coeficiente, por ejemplo, el del Mercedes-Benz Clase E es 0,25. Por su parte, el del Toyota Prius 2016 es 0,23. 

El sistema propulsor también emite ruido cuando debe acelerar el coche. Éste es extremadamente bajo si la aceleración es suave y un poco más elevado cuando se exige mucha (a mí me recordaba al sonido que hace el rotor de una bomba cuando gira a mucha velocidad). Se escucha lejano y en absoluto es molesto, pero sí es audible si se circula en silencio y sin música.

El Mirai acelera con rapidez desde baja velocidad y mantiene sin ningún problema velocidades de 130-140 km/h. Las carreteras de Hamburgo (Alemania) por las que he conducido el Mirai eran prácticamente llanas, así que no sé cómo será su respuesta en un puerto de montaña, pero a juzgar por la experiencia, pienso que se moverá con soltura.

Según los datos de fabricante, el Mirai puede acelerar de 0 a 100 km/h en 9,6 segundos y de 40 a 70 km/h en 3,0 segundos. Tomando este último dato como referencia y comparándolo con los resultados obtenidos por km77.com con otros coches, el Mirai es más rápido que un Ford Mondeo HEV 2.0 Híbrido 186 CV (40 a 70 km/h en 3,6 segundos), un Volkswagen Passat 2.0 TDI 150 CV (3,9 segundos) y un Jaguar XE 2.0 Diesel 180 CV (3,9 s). Un Porsche Panamera Diesel de 300 CV necesita 2,7 segundos.

Foto de - toyota mirai 2015

La pila de hidrógeno no puede dar el 100 % de su energía con la inmediatez que lo hace una batería. Hay un desfase que apenas dura una décima de segundo (en Toyota no han sabido cuantificarme con más precisión este intervalo de tiempo) y puede que, con un extraordinario ejercicio de atención, alguien pueda intuir que en el Mirai hay algo diferente a un vehículo eléctrico convencional. De lo contrario, la respuesta del Mirai a las solicitudes del acelerador se pueden calificar de inmediatas (es de lejos muchos más rápida que la de cualquier motor de combustión).

El consumo de hidrógeno durante la prueba de conducción (por una carretera sin ninguna dificultad en cuanto a pendientes, conduciendo relajadamente y pisando en algún momento el acelerador a fondo) varió entre 1,1 y 1,3 kilogramos de hidrógeno cada 100 kilómetros recorridos. El resto de compañeros de profesión que acudió a la presentación del Mirai obtuvo resultados idénticos.

En el momento de comenzar la prueba, con los depósitos de hidrógeno supuestamente llenos, el indicador de autonomía daba una cifra de 318 kilómetros. Al término de la prueba, la suma de kilómetros recorridos más la autonomía restante daba 337 km. A pesar de esta ganancia, los valores quedan muy lejos de los 550 km de autonomía homologada.

El proceso de repostaje es sencillo y no muy diferente al de un vehículo con motor de combustión (hay más información sobre él en Información técnica). En la estación de servicio que hay en Hamburgo, el hidrógeno cuesta 9,5 euros el kilogramo. Por tanto, un consumo medio de 1,2 kg/100 km significa un gasto medio de 11,4 €/100 km. Es un coste sensiblemente más alto que el de un vehículo con motor de combustión. Por ejemplo, el Lexus GS 450h (híbrido de gasolina con una potencia máxima total de 345 CV) consumió en nuestro recorrido de consumo —un trayecto de ida y vuelta por autovía de 143 km, con varios puertos— 7,6 litros de gasolina cada 100 km. Tomando como precio de la gasolina 1,213 euros el litro, el coste del GS 450h es 9,2 €/100 km.

Foto de - toyota mirai 2015

La suspensión es de tipo McPherson delante y de ruedas tiradas unidas por una barra de torsión detrás. Suaviza bien los impactos que reciben las ruedas con los baches y da un un confort de marcha elevado. Los controles electrónicos del Mirai actúan enseguida intentando evitar que el vehículo se descontrole ante una pérdida súbita de adherencia o un movimiento brusco del volante. De todos modo, no puedo dar una opinión en firme sobre las reacciones dinámicas del Mirai en curvas, porque lo he conducido sobre asfalto mojado y en carreteras secundarías que no presentaban giros cerrados. 

La dirección tiene asistencia eléctrica y, si bien su tacto no es particularmente bueno, en una conducción normal cumple sobradamente con su función y permite guiar el vehículo con adecuada precisión en las curvas. La unidad que conduje tenía la dirección ligeramente desviada hacia la derecha y en autopista con las ruedas rectas, notaba que en los primeros grados de giro de volante apenas había resistencia, hecho que durante los primeros kilómetros (hasta que me acostumbré) me transmitió cierta sensación de imprecisión. El resto de compañeros con los que hablé no notaron nada de esto, por lo que pienso que es un problema de mi unidad.

El sistema de frenos del Mirai es similar en cuanto a funcionamiento al de Prius: durante los primeros grados de recorrido del pedal del freno se activa la frenada regenerativa (el motor eléctrico invierte su funcionamiento y se convierte en un generador) y a más presión interviene la frenada mecánica (la que producen el roce de las pastillas de freno con los discos que hay en cada una de las ruedas). La transición entre un tipo y otro de frenada se da con suavidad y el pedal opone una resistencia homogénea en todo su recorrido. 

Toyota Mirai (2015) | Información técnica

Los componentes principales del sistema propulsor del Toyota Mirai son dos depósitos de hidrógeno, una pila de combustible, una batería y un motor eléctrico.

La pila de combustible es la principal fuente de energía del motor eléctrico, si bien el Mirai recorre los primeros metros utilizando únicamente la batería, como sucede en los otros modelos híbridos de Toyota. Una unidad electrónica de control (ubicada justo por encima del motor eléctrico; imagen) se encarga de gestionar los flujos de energía entre la pila, la batería y el motor eléctrico y de determinar cuánta potencia se requiere de la pila y de la batería en función de la demanda de aceleración por parte del conductor. Así, por ejemplo, bajo una fuerte demanda de aceleración, la pila de combustible y la batería proveen conjuntamente de energía al motor eléctrico. 

Durante las fases de deceleración, una parte de la energía cinética del coche se transforma en energía eléctrica, la cual se deriva hacia la batería para su recarga. Durante estas fases, así como en otras en las que la demanda de potencia sea baja, la pila de combustible también ayuda a la recarga de la batería.

Depósitos de hidrógeno y repostaje.

Hay dos depósitos de hidrógeno, uno de 60,0 litros colocado debajo de los asientos traseros y otro de 62,4 litros colocado tras los respaldos, justo por encima del eje posterior. En total, son 122,4 litros en los que se puede almacenar aproximadamente 5,0 kilogramos de hidrógeno a 700 bar (70 MPa) de presión.

Foto de - toyota mirai 2015

Los depósitos los fabrica Toyota y utiliza tres capas de material en ellos. La cara interna está hecha de un polímero plástico con una permeabilidad muy baja al hidrógeno. La capa intermedia es de plástico reforzado con fibra de carbono y es la que da la rigidez al depósito para soportar la presión. La capa exterior es de plástico reforzado con fibra de vidrio.

Toyota afirma que la resistencia de los depósitos ante un accidente es muy alta, no sólo por la fortaleza de los materiales con los que están fabricados, sino también por su colocación y las estructuras que los protegen. Pueden resistir sin deformarse o quebrarse en una colisión posterior a 80 km/h.

Para llenar los depósitos hay que utilizar un surtidor que pueda suministrar hidrógeno a 700 bar (esta presión es un estándar que se utiliza en Europa, Estados Unidos y Japón). El procedimiento para repostar hidrógeno no entraña ninguna dificultad y es prácticamente idéntico al de un coche de combustión interna. Lo único en lo que se diferencia es en la necesidad de apuntar bien con el boquerel a la toma de entrada del coche y asegurarse de su correcta fijación. El tiempo de llenado varía entre 3 y 5 minutos.

La presión y temperatura del hidrógeno dentro de los depósitos están controladas mediante unos sensores, cuya información se transmite vía infrarrojos al boquerel del surtidor de hidrógeno para determinar cuánto combustible es necesario suministrar.

Foto de - toyota mirai 2015

Las hidrogeneras pueden suministrar hidrógeno cuando la temperatura de éste es inferior a 40ºC. Según nos explicó Toyota, tras tres respostajes seguidos, la temperatura sube por encima de ese nivel y es necesario esperar unos 20 minutos para llenar el siguiente vehículo.

Pila de combustible

La pila está compuesta por 370 celdas conectadas en serie (por tanto, si falla una celda, la pila deja de funcionar). Cada celda está formada por dos electrodos porosos (ánodo y cátodo, por donde entra el hidrógeno y el oxígeno respectivamente) separados por un electrolito de membrana polimérica que solo deja pasar protones y con un catalizador de aleación de platino y cobalto que reviste una de las caras de cada electrodo. Cada celda está separada de la consecutiva por una placa de separación y un colector de corriente. La placa de separación es metálica (contiene titanio) y proporciona rigidez a la pila y aislamiento térmico.

El cátodo tiene un diseño especial, como de escamas superpuestas, en vez de canales rectos y paralelos como es habitual. Toyota le da el nombre de 3D fine-mesh. Tiene dos ventajas con respecto al diseño convencional: primera, una mejor difusión del oxígeno hacia el catalizador y, la segunda, una mejor evacuación del agua producida durante la reacción.

Cada celda tiene un grosor de 1,34 milímetros, pesa 102 gramos y puede producir un voltaje teórico de 1,23 voltios. Al estar todas conectadas en serie, el voltaje teórico de la pila es 455,1 voltios (1,23 voltios/celda x 370 celdas). Como el rendimiento no es superior al 75 %, el voltaje real es inferior (en Toyota no han sabido decírmelo con exactitud).

Foto de - toyota mirai 2015

La pila de combustible está ubicada debajo de la fila de los asientos delanteros, pesa 56 kilogramos y ocupa un volumen de 37 litros. Estos valores no tienen en cuenta la masa ni el volumen de los elementos auxiliares (como la bomba de recirculación de hidrógeno), ni el transformador que hay acoplado a la salida de la pila para elevar la tensión a 650 voltios (este último tiene un volumen de 13 litros). La pila puede producir una potencia máxima de 154 CV (114 kW). Por tanto, tiene una densidad energética de 3,1 kW/l o 2,0 kW/kg.

El electrolito sólido es permeable a los iones positivos H+ (protones). Es un tercio más fina que la utilizada en el prototipo Mirai 2008 y su conductividad de protones es tres veces más alta. El electrolito ha de sustituirse cada 60 000 km y para que realice correctamente su función, es necesario que tenga un determinado nivel de humedad. Habitualmente esto se consigue mediante un circuito específico con un humidificador. Toyota ha prescindido de él porque utilizan la propia agua generada en la reacción del hidrógeno con el oxígeno como fuente de agua para regular la humedad. De acuerdo con ellos, a fecha de noviembre de 2014, son los primeros en construir una pila de combustible no experimental sin un humidificador, lo que supone reducir en 13 kilogramos el peso total de la pila y reducir su volumen en 15 litros.

Toyota ha hecho pruebas de funcionamiento de la pila de combustible a muy baja temperatura con el fin de cerciorarse de que el agua producida en la reacción no se congela, ni provoca problemas a consecuencia de ello. Una de ellas se llevó a cabo en Yelowknife (Canadá) y consistió en dejar un Mirai estacionado durante 17 horas a temperaturas de entre 20 y 30 grados bajo cero. Treinta y cinco segundos después de arrancar el vehículo, la pila de combustible dio un 60 % de su rendimiento al presionar a fondo el acelerador. A los setenta segundos, el rendimiento de la pila alcanzó el 100 %.

Para evitar que el agua generada por la pila se congele cuando el vehículo está estacionado, hay que purgar el circuito pulsando un botón que hay a la izquierda del volante que pone H2O (imagen). Todo el agua acumulada se expulsa entonces por una tobera que hay en la parte trasera de los bajos del coche (imagen). El Mirai produce una media de 7 litros de agua cada 100 kilómetros.

Foto de - toyota mirai 2015

Batería

La batería está colocada por encima del segundo depósito de hidrógeno, es decir, entre los respaldos de los asientos posteriores y el maletero. Es de níquel e hidruro metálico, está compuesta por 34 celdas conectadas en serie, tiene una capacidad de 1,6 kWh y genera una tensión de 244 voltios. Es la misma del Toyota Camry Hybrid, un modelo que no se comercializa en Europa (se vende en Estados Unidos). La batería del Toyota Prius 2012 tiene una capacidad de 1,3 kWh.

Su función es la de mover el coche durante los primeros metros, apoyar a la pila de combustible durante las fases de aceleración que lo requieran y almacenar la energía que se produce durante las fases de deceleración, así como la que produce la pila de combustible).

Motor eléctrico

Es el mismo tiene el Lexus RX450 h 2012 para mover sus ruedas delanteras (cuyo código es 2GR-4JM). Es un motor síncrono de imanes permanentes que puede producir 154 caballos de potencia máxima y 335 Nm de par motor máximo. Funciona a una tensión nominal de 650 voltios y tiene un sistema de refrigeración propio, diferenciado del que se utiliza para la pila de combustible. El motor eléctrico está ubicado debajo de la unidad de control y justo por delante del eje delantero.

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