Le développement du Toyota Hilux à hydrogène passe à la phase suivante

Un projet révolutionnaire visant à réaliser un pick-up Hilux à pile combustible à hydrogène est entré dans sa phase suivante et finale, marquant une nouvelle étape dans les progrès de Toyota vers un avenir sans carbone.

Depuis la présentation du premier prototype en septembre 2023, Toyota et ses partenaires du consortium, soutenus par le gouvernement britannique, ont atteint une phase intensive d'évaluation et de démonstration.

La dernière étape de ce projet de développement commun démontre une fois de plus l'étendue de la stratégie à voies multiples de Toyota vers la neutralité carbone, qui consiste à appliquer différentes solutions de groupes motopropulseurs – électriques hybrides, électriques hybrides rechargeables, électriques à batterie, électriques à pile à combustible à hydrogène et e-carburants – pour répondre aux différents besoins des utilisateurs et à l'infrastructure locale.

Au total, 10 prototypes de Hilux à pile à combustible ont été construits dans l'usine Toyota Motor Manufacturing UK (TMUK) de Derby, en Angleterre. Cinq véhicules font l'objet d'essais rigoureux sur le terrain afin d'évaluer la sécurité, les performances, la fonctionnalité et la durabilité, en générant des données d'essai en situation réelle. Cinq autres unités sont engagées dans des démonstrations destinées aux clients et aux médias, notamment lors des prochains Jeux olympiques et paralympiques de Paris 2024. En familiarisant les clients avec la technologie des piles à combustible à hydrogène, Toyota jette les bases d'un secteur des transports à hydrogène prospère pour l'avenir.

Avec les 30 années de recherche et de développement de Toyota dans le domaine des piles à combustible à hydrogène, le savoir-faire du projet Hilux contribuera à la prochaine génération de technologie des piles à combustible à hydrogène, qui offrira des cycles de vie plus longs, une plus grande autonomie pour les véhicules et des coûts considérablement réduits.

Toyota prévoit que l'Europe sera l'un des plus grands marchés de piles à combustible à hydrogène d'ici 2030, avec une croissance constante des différentes applications de mobilité et de production d'énergie. En conséquence, en décembre 2023, Toyota Motor Europe (TME) a annoncé la création de l'Hydrogen Factory Europe, qui représente l'approche coordonnée de Toyota pour la commercialisation de cette technologie, de son développement et production jusqu'à la vente et l'après-vente.

Le projet de prototype Hilux à pile à combustible à hydrogène est une étape importante pour développer davantage la technologie de l'hydrogène et stimuler un déploiement plus large des écosystèmes et des infrastructures de l'hydrogène à travers l'Europe.

Profil du véhicule

Basé sur le légendaire Toyota Hilux, réputé pour sa qualité, sa durabilité et sa fiabilité (QDR) sur les terrains les plus difficiles au monde, le prototype Hilux à pile à combustible à hydrogène de Toyota montre comment la technologie peut être intégrée dans un pick-up.

En ce qui concerne l’extérieur, le Hilux à combustible à hydrogène conserve les mêmes dimensions et la même apparence robuste que le dernier Hilux. En format extra-cabine, il mesure 5325 mm de long, 1855 mm de large et 1810 mm de haut, mais sous la surface, la technologie de pile à combustible à hydrogène de Toyota en fait un précurseur.

La puissance est fournie par des éléments essentiels de la Toyota Mirai – une technologie qui a démontré sa qualité au cours de près d'une décennie de production depuis la présentation par Toyota de la première berline à pile à combustible à hydrogène produite en série au monde en 2015.

Le Hilux à pile à combustible à hydrogène devrait avoir une autonomie allant jusqu'à 600 km, ce qui est supérieur à ce que l'on pourrait obtenir avec un système électrique à batterie. Par ailleurs, grâce à la légèreté de l'hydrogène, on obtient une charge utile et une capacité de remorquage supérieures à celles d'autres solutions sans émissions.

L'hydrogène est stocké dans trois réservoirs à haute pression, chacun contenant 2,6 kg pour une capacité totale du système de 7,8 kg. Les réservoirs sont montés dans le châssis à échelle.

La pile à combustible à électrolyte polymère contient 330 cellules et est montée au-dessus de l'essieu avant. Le Hilux à pile à combustible est à propulsion arrière grâce à un moteur électrique situé sur l'essieu arrière qui délivre une puissance maximale de 134 kW (182 ch DIN) et un couple maximal de 300 Nm. Lors de la conduite, la pile à combustible ne produit pas d’autres émissions que de l’eau pure.

La batterie hybride lithium-ion, qui stocke l'électricité produite à bord par la pile à combustible, est placée dans le plancher de l’espace de chargement arrière, au-dessus des réservoirs d'hydrogène. Cela permet d'éviter toute perte d'espace dans la cabine.

Aperçu du projet

Partant d’une étude de faisabilité réalisée début 2022 pour démontrer les avantages de l'hydrogène au moyen d'un véhicule prototype représentatif, le projet de prototype Hilux à pile à combustible à hydrogène a progressé rapidement jusqu'à sa phase finale.

L'étude de faisabilité, réalisée par TMUK et TME, a ensuite permis d'obtenir un financement du gouvernement britannique par l'intermédiaire de l'Advanced Propulsion Centre, une organisation à but non lucratif qui soutient le développement de technologies plus propres et de nouveaux concepts de mobilité.

Un intense programme de conception et de développement s'est déroulé de juillet 2022 à janvier 2023, en collaboration avec les partenaires du consortium Ricardo, ETL, D2H Advanced Technologies, Thatcham Research, et avec le soutien supplémentaire de Toyota Motor Corporation.

La fabrication des pièces, y compris le soudage du châssis, a eu lieu entre février et mai 2023, avant la construction du prototype, qui a suivi les principes du système de production Toyota dans une zone dédiée au sein de l'usine TMUK. Ricardo a soutenu les préparatifs pour la construction du prototype, en réalisant des tâches de conception et de développement et en confirmant le processus de fabrication complet en parallèle avec les équipes de TMUK.

La construction du prototype a eu lieu entre juin et juillet 2023 et le premier véhicule a été achevé en seulement trois semaines. Neuf autres prototypes ont été assemblés avant une phase d'évaluation approfondie, qui s'est déroulée de juillet à décembre de l'année dernière et qui comprenait des tests sur banc d’essai et sur piste.

Ces dix prototypes font actuellement l'objet d'essais sur le terrain, parallèlement à des activités d'engagement des clients, qui concluront la phase finale de ce projet de recherche et de démonstration pour le Hilux à pile à combustible à hydrogène.

Développement de la pile à combustible à hydrogène par Toyota

Toyota n'a cessé d'affiner la technologie des piles à combustible à hydrogène depuis 1992 et, en 2015, la Mirai est devenue la première berline à hydrogène produite en série au monde, grâce aux piles à combustible de première génération de Toyota. Cinq ans plus tard, une nouvelle Mirai introduit la deuxième génération de piles à combustible, qui a permis d'augmenter l'autonomie de 30 % pour atteindre environ 650 km.

Pour étendre le potentiel de l'hydrogène au-delà des voitures, Toyota a reconditionné ses piles à combustible à hydrogène sous une forme modulaire compacte. Les principaux composants – la pile à combustible et les composants qui gèrent l'alimentation en air, l'alimentation en hydrogène, le refroidissement et le contrôle de la puissance – sont intégrés dans une forme compacte qui peut être facilement adaptée à une variété de produits et d'applications. Les modules sont disponibles dans un boîtier ou un format plat et rectangulaire pour offrir une plus grande flexibilité et une adaptation plus facile à de nouvelles applications.

Ces modules de piles à combustible sont assemblés localement en Europe, dans le centre R&D de TME en Belgique, qui comprend une chaîne de montage combinant des technologies de pointe et un assemblage de haute qualité. L'Hydrogen Factory Europe produira un nombre croissant de systèmes de piles à combustible et est étroitement liée aux autres activités hydrogène de Toyota pour atteindre une portée et un service à l'échelle mondiale.

L'un des éléments clés du plan de Toyota pour élargir l'utilisation de l'hydrogène est la nouvelle technologie de piles à combustible de troisième génération actuellement en cours de développement, dont les ventes sont prévues pour 2026-2027. Ces unités offriront une plus grande densité de puissance et une augmentation attendue de 20 % de l'autonomie. Les progrès techniques et l'augmentation des volumes de production contribuent à réduire les coûts de plus d'un tiers.

D'autres recherches portent également sur le potentiel des piles à combustible à hydrogène évolutives développant différentes puissances et sur la conception de réservoirs de carburant aux formes complexes, compatibles avec des véhicules de différentes tailles.