丰田把超导技术首次投入赛场
丰田以实现碳中和社会为目标，推进“多路径”战略，并以赛车运动为出发点，持续打造“更好的汽车”。这一理念的集中体现，正是氢气发动机车的开发。
参赛迄今已进入第六个年头。今年，丰田将下一代核心技术——超导技术——首次投入赛场实战，通过严酷的比赛环境验证其性能与耐久性。
从气态到液态，氢能卡罗拉的进化之路
丰田自 2021 年起在超级耐久系列赛中持续开发氢气直喷发动机技术。与燃料电池车（FCEV）相比，氢气发动机系统结构更简单，未来有望以更低成本提供氢能汽车。此外，内燃机特有的声音与振动，也是这类车型的独特魅力。
2021 至 2022 年：气态氢阶段
采用气态氢燃料，搭载 4 个量产车“MIRAI”的高压气态储氢罐。当时在富士赛道的续航里程仅约 12 圈，移动式加氢站甚至放不进维修区，只能停在停车场，运营上存在明显局限。
2023 年：液态氢阶段
为延长续航、提升补给效率，转换为零下 253℃ 的液态氢系统。车辆后部搭载真空双层隔热罐，通过泵将液态氢加压至约 10MPa，再经汽化器转为气态后送入发动机。续航里程提升至约 20 圈。
2024 年：椭圆形液态氢罐
为进一步提升封装效率，丰田首次采用椭圆形液态氢罐，容量扩大至 220 升，续航延伸至约 30 圈。同时，加氢基础设施也实现小型化，可在维修区内直接加氢，加氢速度达气态氢时代的 3 倍。
2026 年最大进化点：超导液态氢泵首次实战登场
超导现象只在极低温下才会发生，通常需要冷冻机等额外冷却设备。但搭载液态氢的车辆，燃料本身就处于零下 253℃ 的极低温环境，因此无需额外冷却即可直接应用超导技术，这是液态氢车辆的独特优势。
此次投入使用的超导电机由京都大学协助专项设计，凭借零电阻特性，效率高达 99% 以上。
超导电机带来的封装革命
过去安装在储氢罐上方的大型电机单元等辅助设备不再需要，电机与泵单元得以完全内置于罐体之中，实现“罐内集成化”。这不仅缩小了零部件体积、减轻了重量，还因重心大幅下移而提升了车辆运动性能。此外，贯穿罐体的法兰接口被取消，减少了外部热量导入，有效抑制了氢气气化（蒸发损失）。
得益于罐内空间的释放，储氢罐容量从 220 升扩大至最大 300 升，可供富士赛道行驶约 40 圈，是此前的 1.3 倍以上。
车辆后门窗户还装有外部显示屏，可实时显示超导电机（SCM）的运行状态。
实战暴露的课题：旋转式超导泵的局限
目前的旋转式超导技术仍处于发展阶段。现有设计需要通过齿轮和曲柄机构将电机的旋转运动转换为泵的往复运动，而在零下 253℃、几乎无润滑的极端环境下保持齿轮平稳运转，耐久性仍存在挑战。
为此，本次 24 小时耐久赛的赛前计划已将正赛中更换一次泵列入安排。
此外，齿轮在罐内旋转会搅动液态氢，导致蒸发损失（boil-off）超出预期。加上罐容扩大至 300 升后，液体晃动（slosh）现象加剧，防波板的抑制效果已难以跟上，进一步加速了氢气气化。
综合这些损耗，尽管携带了可跑 40 圈的氢气，实际比赛预计只能行驶约 32 圈，如何充分利用所载燃料，仍是亟待解决的根本性课题。
下一步：向直线驱动式超导泵发起挑战
为解决上述问题，丰田已着手开发“直线驱动式超导泵”。直线驱动直接以线性运动驱动泵体，无需齿轮机构，从根本上提升耐久性，同时减少零部件、实现小型轻量化，液体搅动消失后，蒸发损失也将大幅降低。
在此项目中，拥有多年超导研究积累的日本铁道综合技术研究所（铁道总研）——正是磁悬浮列车技术的开发方——作为新合作伙伴正式加入。目前实机已进入实际运转阶段，本次富士赛事期间还展示了用液态氮驱动直线泵的技术演示。
此外：DAT 变速箱首次搭载
本次参赛车辆还在氢气发动机车中首次搭载了“DAT（直接自动变速箱）”，通过自动化换挡操作减轻驾驶员负担，同时也是拓展赛车运动参与门槛的一项探索。
小结
氢气发动机 GR 卡罗拉从气态氢到液态氢，再到世界首次搭载超导电机，在短短数年间走出了扎实的进化轨迹。尽管前沿技术不可避免地面临耐久性与蒸发管理等实战课题，丰田选择公开这些挑战，并以此为跳板推进下一代直线驱动技术——这正是丰田将赛场视为“磨砺汽车之所”的开发理念的体现。
为了让碳中和的多元路径成为现实，与伙伴们一同出战的氢气卡罗拉 24 小时之战，值得持续关注。
【信息来源：综合日本行业网站报道】