stringtranslate.com

Гибридный автомобиль

Первый в мире серийный гибридный автомобиль Toyota Prius NHW10 (1997–2000)

Гибридное транспортное средство — это транспортное средство, которое использует два или более различных типа энергии, например, подводные лодки, которые используют дизельное топливо при надводном положении и аккумуляторы при погружении. Другие способы хранения энергии включают в себя жидкость под давлением в гидравлических гибридах .

Гибридные силовые агрегаты предназначены для переключения с одного источника питания на другой, чтобы максимизировать как топливную эффективность , так и энергоэффективность . Например, в гибридных электромобилях электродвигатель более эффективен при создании крутящего момента или мощности вращения, в то время как двигатель внутреннего сгорания лучше подходит для поддержания высокой скорости. Повышение эффективности, снижение выбросов и снижение эксплуатационных расходов по сравнению с негибридными транспортными средствами — три основных преимущества гибридизации.

Типы транспортных средств

Двухколесные и велосипедные транспортные средства

Мопеды , электровелосипеды и даже электросамокаты представляют собой простую форму гибрида, работающего от двигателя внутреннего сгорания или электромотора и мускулов водителя. Ранние прототипы мотоциклов в конце 19 века использовали тот же принцип.

Первый опубликованный прототип SHB был создан Августом Кинзелем (патент США 3'884'317) в 1975 году. В 1994 году Берни Макдональдс задумал Electrilite [3] SHB с силовой электроникой, позволяющей рекуперативное торможение и вращение педалей во время стоянки. В 1995 году Томас Мюллер спроектировал и построил "Fahrrad mit elektromagnetischem Antrieb" для своей дипломной работы 1995 года. В 1996 году Юрг Блаттер и Андреас Фукс из Бернского университета прикладных наук построили SHB, а в 1998 году модифицировали трехколесный велосипед Leitra (европейский патент EP 1165188). До 2005 года они построили несколько прототипов трехколесных и квадрициклов SH . [4] В 1999 году Харальд Куцке описал «активный велосипед»: цель — приблизиться к идеальному велосипеду, который ничего не весит и не имеет сопротивления с помощью электронной компенсации.

Прототип SHEPB, созданный Дэвидом Китсоном в Австралии [5] в 2014 году, использовал легкий бесщеточный электродвигатель постоянного тока от воздушного дрона и небольшой двигатель внутреннего сгорания размером с ручной инструмент , а также 3D-печатную приводную систему и легкий корпус, которые в общей сложности весили менее 4,5 кг. Активное охлаждение не дает пластиковым деталям размягчаться. Прототип использует обычный порт зарядки электровелосипеда.

Тяжелый автомобиль

Автобусный скоростной транзит Меца , дизель - электрическая гибридная система привода Van Hool [6]

Гибридные силовые агрегаты используют дизель-электрические или турбоэлектрические двигатели для питания железнодорожных локомотивов, автобусов, большегрузных транспортных средств, мобильных гидравлических машин и судов. Дизельный / турбинный двигатель приводит в действие электрогенератор или гидравлический насос, который питает электрические/гидравлические двигатели — строго электрическую/гидравлическую трансмиссию (не гибрид), если только он не может принимать питание извне. В больших транспортных средствах потери преобразования уменьшаются, и преимущества распределения мощности по проводам или трубам, а не по механическим элементам становятся более заметными, особенно при питании нескольких приводов — например, ведущих колес или винтов. До недавнего времени большинство тяжелых транспортных средств имели мало вторичных накопителей энергии, например, аккумуляторов/ гидроаккумуляторов — за исключением неатомных подводных лодок , одного из старейших гибридов производства, работающего на дизельном топливе в надводном положении и на аккумуляторах в подводном положении. На подводных лодках времен Второй мировой войны использовались как последовательные, так и параллельные установки.

Железнодорожный транспорт

Восточно-Японская железнодорожная компания серии HB-E300

Европа
Новый Autorail à grande capacité (AGC или вагон повышенной вместимости), построенный канадской компанией Bombardier для эксплуатации во Франции, оснащен дизель-электрическими двигателями, использующими 1500 или 25 000 В на различных железнодорожных системах. [7] Он был испытан в Роттердаме, Нидерланды, компанией Railfeeding, a Genesee & Wyoming .

Первый в Китае
гибридный локомотив для испытаний был разработан железнодорожным исследовательским центром Matrai в 1999 году и построен в 2000 году. Это был локомотив EMD G12, модернизированный аккумуляторными батареями, дизель-генератором мощностью 200 кВт и четырьмя двигателями переменного тока.

Япония.
Первый в Японии гибридный поезд со значительным запасом энергии — это KiHa E200 с литий-ионными батареями , установленными на крыше . [8]

Индия
Индийская железная дорога запустила один из своих гибридных поездов CNG -Diesel в январе 2015 года. Поезд имеет двигатель мощностью 1400 л. с., который использует технологию фумигации. Первый из этих поездов будет курсировать по маршруту Ревари-Рохтак протяженностью 81 км. [9] CNG является менее загрязняющей альтернативой дизельному топливу и бензину и популярен в качестве альтернативного топлива в Индии. Уже многие транспортные средства, такие как авторикши и автобусы, работают на топливе CNG.

Северная Америка
В США компания General Electric создала локомотив с аккумулятором на основе хлорида натрия и никеля (Na-NiCl 2 ). Они ожидают экономии топлива ≥10%. [10] [ проверка не удалась ]

Варианты дизель-электрических локомотивов включают в себя Green Goat (GG) и Green Kid (GK) переключающие/сортировочные двигатели, построенные канадской Railpower Technologies , со свинцово-кислотными (Pba) аккумуляторами и электродвигателями мощностью от 1000 до 2000 л. с., а также новый чисто сгорающий дизель-генератор мощностью ≈160 л. с. Топливо не тратится на холостой ход: ≈60–85% времени для этих типов локомотивов. Неясно, используется ли рекуперативное торможение; но в принципе его легко использовать.

Так как эти двигатели обычно требуют дополнительного веса для тяги, вес аккумуляторной батареи является незначительным штрафом. [ требуется ссылка ] Дизельный генератор и батареи обычно строятся на существующей раме «списанного» «складского» локомотива. Существующие двигатели и ходовая часть перестраиваются и используются повторно. Заявлена ​​экономия топлива на 40–60% и снижение загрязнения до 80% по сравнению с «типичным» старым маневровым/складским двигателем. Преимущества гибридных автомобилей для частых запусков и остановок, а также периодов простоя применимы к типичному использованию сортировочной станции. [11] Локомотивы «Green Goat» были приобретены компаниями Canadian Pacific , BNSF , Kansas City Southern Railway и Union Pacific , среди прочих.

Краны

Инженеры Railpower Technologies, работающие с TSI Terminal Systems, тестируют гибридный дизель-электрический силовой агрегат с аккумуляторной батареей для использования в козловых кранах на резиновых шинах (RTG) . Краны RTG обычно используются для погрузки и разгрузки грузовых контейнеров на поезда или грузовики в портах и ​​на складах контейнеров. Энергия, используемая для подъема контейнеров, может быть частично восстановлена ​​при их опускании. Инженеры Railpower прогнозируют сокращение потребления дизельного топлива и выбросов на 50–70%. [12] Ожидается, что первые системы будут введены в эксплуатацию в 2007 году. [13]

Дорожный транспорт, коммерческий транспорт

Гибридная версия Cadillac Escalade

Гибридные системы регулярно используются для грузовиков, автобусов и других большегрузных транспортных средств. Небольшие размеры автопарка и затраты на установку компенсируются экономией топлива, [14] [ нужно обновление ] с такими достижениями, как более высокая емкость, сниженная стоимость аккумулятора и т. д. Toyota, Ford, GM и другие представляют гибридные пикапы и внедорожники. Kenworth Truck Company недавно представила Kenworth T270 Class 6, который для городского использования кажется конкурентоспособным. [15] [16] FedEx и другие инвестируют в гибридные транспортные средства для доставки, особенно для городского использования, где гибридная технология может окупиться в первую очередь. [17] По состоянию на декабрь 2013 года FedEx испытывает два грузовика для доставки с электродвигателями Wrightspeed и дизельными генераторами; комплекты для модернизации, как утверждается, окупятся за несколько лет. Дизельные двигатели работают на постоянных оборотах для максимальной эффективности. [18]

В 1978 году студенты в Миннеаполисе, Миннесоте, в профессионально-техническом центре Hennepin, переделали Volkswagen Beetle в петрогидравлический гибрид с готовыми компонентами. Автомобиль с расходом 32 мили на галлон возвращал 75 миль на галлон с двигателем мощностью 60 л. с., замененным на двигатель мощностью 16 л. с., и достигал скорости 70 миль в час. [19]

В 1990-х годах инженеры Национальной лаборатории транспортных средств и выбросов топлива Агентства по охране окружающей среды разработали петрогидравлическую трансмиссию для типичного американского седана. Тестовый автомобиль достиг более 80 миль на галлон в комбинированных циклах вождения EPA город/трасса. Разгон от 0 до 60 миль в час составлял 8 секунд с использованием 1,9-литрового дизельного двигателя. Легкие материалы не использовались. Агентство по охране окружающей среды подсчитало, что производство гидравлических компонентов в больших объемах добавит всего 700 долларов к стоимости. [20] В ходе испытаний Агентства по охране окружающей среды гидравлический гибрид Ford Expedition показал расход 32 мили на галлон (7,4 л/100 км) в городе и 22 мили на галлон (11 л/100 км) на шоссе. [20] [21] В настоящее время у UPS есть два грузовика, использующих эту технологию. [22]

Военные внедорожники

С 1985 года армия США проводила испытания серийных гибридных автомобилей Humvee [23] [24] и обнаружила, что они обеспечивают более быстрое ускорение, режим скрытности с низкой тепловой сигнатурой , практически бесшумную работу и большую экономию топлива.

Корабли

Суда с парусами на мачтах и ​​паровыми двигателями были ранней формой гибридного транспортного средства. Другим примером является дизель-электрическая подводная лодка . Она работает на батареях при погружении, а батареи могут подзаряжаться дизельным двигателем, когда судно находится на поверхности.

По состоянию на 2022 год , имеется 550 судов со средней мощностью батарей 1,6 МВт·ч. В 2016 году средний показатель составлял 500 кВт·ч. [25]

Более новые гибридные схемы судовых движителей включают большие буксировочные воздушные змеи , производимые такими компаниями, как SkySails . Буксировочные воздушные змеи могут летать на высоте, в несколько раз превышающей самые высокие корабельные мачты, улавливая более сильные и устойчивые ветры.

Самолеты

Самолет-демонстратор Boeing Fuel Cell имеет гибридную систему топливных элементов с протонообменной мембраной (PEM) и литий-ионной батареей для питания электродвигателя, который соединен с обычным пропеллером. Топливный элемент обеспечивает всю мощность для крейсерской фазы полета. Во время взлета и набора высоты, сегмента полета, который требует наибольшей мощности, система использует легкие литий-ионные батареи.

Демонстрационный самолет — это моторный планер Dimona, построенный компанией Diamond Aircraft Industries of Austria, которая также провела структурные модификации самолета. С размахом крыльев 16,3 метра (53 фута) самолет сможет летать со скоростью около 100 км/ч (62 мили/ч) на топливных элементах. [26]

Были разработаны гибридные FanWings. FanWing создан двумя двигателями с возможностью авторотации и посадки как вертолет. [27]

Тип двигателя

Гибридные электромобили с бензиновым двигателем

Гибридный новый Flyer Metrobus
Гибридный Optare Solo

Когда используется термин гибридный автомобиль , он чаще всего относится к гибридному электрическому автомобилю . К ним относятся такие автомобили, как Saturn Vue , Toyota Prius , Toyota Yaris , Toyota Camry Hybrid , Ford Escape Hybrid , Ford Fusion Hybrid , Toyota Highlander Hybrid , Honda Insight , Honda Civic Hybrid , Lexus RX 400h и 450h , Hyundai Ioniq Hybrid , Hyundai Sonata Hybrid , Hyundai Elantra Hybrid, Kia Sportage Hybrid, Kia Niro Hybrid, Kia Sorento Hybrid и другие. Нефтеэлектрический гибрид чаще всего использует двигатели внутреннего сгорания (использующие различные виды топлива, как правило, бензиновые или дизельные двигатели ) и электродвигатели для питания автомобиля. Энергия хранится в топливе двигателя внутреннего сгорания и наборе электрических батарей . Существует много типов гибридных трансмиссий на основе бензина и электричества , от полных гибридов до умеренных гибридов , которые обладают различными преимуществами и недостатками. [28]

Уильям Х. Паттон подал заявку на патент на гибридную бензиново-электрическую двигательную систему для рельсового вагона в начале 1889 года, а также на аналогичную гибридную двигательную систему для лодки в середине 1889 года. [29] [30] Нет никаких доказательств того, что его гибридная лодка имела какой-либо успех, но он построил прототип гибридного трамвая и продал небольшой гибридный локомотив . [31] [32]

В 1899 году Анри Пипер разработал первый в мире гибридный автомобиль на основе петроэлектропривода . В 1900 году Фердинанд Порше разработал последовательный гибрид, использующий два двигателя в ступице колеса с генератором внутреннего сгорания, обеспечивающим электроэнергию; гибрид Порше установил двухскоростные рекорды. [ требуется ссылка ] В то время как гибриды на жидком топливе и электричестве появились в конце 19 века, гибрид с рекуперацией торможения был изобретен Дэвидом Артурсом, инженером-электриком из Спрингдейла, штат Арканзас, в 1978–79 годах. Сообщалось, что его переделанный в домашних условиях Opel GT имел расход топлива до 75 миль на галлон, при этом чертежи к этому оригинальному дизайну все еще продаются, а модифицированная версия «Mother Earth News» доступна на их веб-сайте. [33]

Подключаемый электромобиль (PEV) становится все более распространенным. Он имеет необходимый запас хода в местах, где есть большие разрывы без услуг. Аккумуляторы можно подключать к домашней электросети для зарядки, а также заряжать при работающем двигателе.

Постоянно подзаряжаемый электромобиль с подвесным двигателем

Некоторые аккумуляторные электромобили можно подзаряжать во время вождения. Такое транспортное средство устанавливает контакт с электрифицированным рельсом, пластиной или воздушными проводами на шоссе через прикрепленное проводящее колесо или другие подобные механизмы (см. сбор тока в кабелепроводе ). Аккумуляторы транспортного средства подзаряжаются этим процессом — на шоссе — и затем могут нормально использоваться на других дорогах, пока аккумулятор не разрядится. Например, некоторые аккумуляторные электровозы, используемые для технического обслуживания поездов в лондонском метро, ​​способны работать в этом режиме.

Развитие инфраструктуры для аккумуляторных электромобилей обеспечит преимущество практически неограниченного диапазона движения по шоссе. Поскольку многие пункты назначения находятся в пределах 100 км от крупной автомагистрали, эта технология может снизить потребность в дорогостоящих аккумуляторных системах. Однако частное использование существующей электрической системы практически повсеместно запрещено. Кроме того, технология для такой электрической инфраструктуры в значительной степени устарела и, за пределами некоторых городов, не получила широкого распространения (см. Сбор тока в кабелепроводе , трамваи , электрические рельсы , троллейбусы , третий рельс ). Обновление требуемых расходов на электроэнергию и инфраструктуру, возможно, может финансироваться за счет доходов от платы за проезд или специальных транспортных налогов.

Гибридное топливо (двойной режим)

Ford Escape Plug-in Hybrid с гибкими возможностями использования топлива E85 ( этанол )

Помимо транспортных средств, использующих два или более различных устройств для движения , некоторые также считают гибридными транспортные средства, использующие различные источники энергии или типы входного сигнала (« топливо »), использующие один и тот же двигатель, хотя во избежание путаницы с гибридами, описанными выше, и для правильного использования терминов, их, возможно, правильнее было бы называть двухрежимными транспортными средствами:

Гибридная гидравлическая установка

Минивэн Chrysler, петрогидравлический гибрид
Французский гибридный автомобиль MDI Petro-Air, разработанный совместно с Tata

Гидравлические гибридные и пневматические гибридные автомобили используют двигатель или рекуперативное торможение (или и то, и другое) для зарядки аккумулятора давления, чтобы приводить в движение колеса через гидравлические (жидкостные) или пневматические (сжатый газ) приводные агрегаты. В большинстве случаев двигатель отсоединен от трансмиссии и служит исключительно для зарядки аккумулятора энергии. Трансмиссия бесшовная. Рекуперативное торможение может использоваться для возврата части поставляемой энергии привода обратно в аккумулятор.

Гибрид Petro-Air

Французская компания MDI разработала и имеет работающие модели гибридного двигателя Petro-Air. Система не использует воздушные двигатели для приведения в движение транспортного средства, поскольку приводится в действие непосредственно гибридным двигателем. Двигатель использует смесь сжатого воздуха и бензина, впрыскиваемую в цилиндры. [37] Ключевым аспектом гибридного двигателя является «активная камера», которая представляет собой отсек, нагревающий воздух с помощью топлива, удваивая выходную энергию. [38] Tata Motors of India оценила фазу проектирования для полного производства для индийского рынка и перешла к «завершению детальной разработки двигателя сжатого воздуха для конкретных транспортных средств и стационарных приложений». [39] [40]

Петрогидравлический гибрид

Petro-hydraulic конфигурации были распространены в поездах и большегрузных автомобилях в течение десятилетий. Автомобильная промышленность недавно сосредоточилась на этой гибридной конфигурации, поскольку теперь она показывает перспективы для внедрения в более мелкие автомобили.

В петрогидравлических гибридах скорость рекуперации энергии высока, и поэтому система более эффективна, чем гибриды с зарядкой от электрических батарей, использующие текущую технологию электрических батарей, демонстрируя увеличение экономии энергии на 60–70 % в испытаниях Агентства по охране окружающей среды США (EPA). [41] Зарядный двигатель должен быть рассчитан только на среднее использование с ускорениями, используя накопленную энергию в гидравлическом аккумуляторе, который заряжается при работе транспортного средства с низким энергопотреблением. Зарядный двигатель работает на оптимальной скорости и нагрузке для эффективности и долговечности. Согласно испытаниям, проведенным Агентством по охране окружающей среды США (EPA), гидравлический гибрид Ford Expedition проехал 32 мили на галлон США (7,4 л/100 км; 38 миль на галлон -imp ) в городе и 22 мили на галлон США (11 л/100 км; 26 миль на галлон -imp ) на шоссе. [20] [21] В настоящее время UPS эксплуатирует два грузовика, использующих эту технологию. [22]

Хотя петрогидравлическая гибридная технология известна уже несколько десятилетий и используется в поездах, а также в очень больших строительных машинах, высокая стоимость оборудования исключала возможность использования систем в более легких грузовиках и автомобилях. В современном понимании, эксперимент доказал жизнеспособность небольших петрогидравлических гибридных дорожных транспортных средств в 1978 году. Группа студентов в Миннеаполисе, Миннесотский профессионально-технический центр Хеннепин, переделала автомобиль Volkswagen Beetle для работы в качестве петрогидравлического гибрида с использованием готовых компонентов. Автомобиль с расходом 32 мили на галлон США (7,4 л/100 км; 38 миль на галлон имп ) возвращал 75 миль на галлон США (3,1 л/100 км; 90 миль на галлон имп ) с двигателем мощностью 60 л. с., замененным на двигатель мощностью 16 л. с. Экспериментальный автомобиль достигал скорости 70 миль в час (110 км/ч). [19]

В 1990-х годах группа инженеров, работавших в Национальной лаборатории транспортных средств и выбросов топлива Агентства по охране окружающей среды, успешно разработала революционный тип петрогидравлической гибридной силовой установки, которая могла бы приводить в движение типичный американский седан. Тестовый автомобиль достиг более 80 миль на галлон в комбинированных циклах движения EPA город/трасса. Разгон от 0 до 60 миль в час составлял 8 секунд при использовании 1,9-литрового дизельного двигателя. Легкие материалы не использовались. Агентство по охране окружающей среды подсчитало, что произведенные в больших объемах гидравлические компоненты добавят всего 700 долларов к базовой стоимости автомобиля. [20]

Гибридная система на основе петрогидравлических технологий имеет более быстрый и эффективный цикл зарядки/разрядки, чем гибриды на основе петроэлектрических технологий, а также ее дешевле построить. Размер аккумуляторной емкости определяет общую емкость хранения энергии и может потребовать больше места, чем комплект электрических батарей. Любое пространство транспортного средства, потребляемое аккумуляторной емкостью большего размера, может быть компенсировано потребностью в зарядном двигателе меньшего размера, в лошадиных силах и физическом размере.

Исследования ведутся в крупных корпорациях и малых компаниях. Теперь внимание переключилось на меньшие транспортные средства. Компоненты системы были дорогими, что исключало установку в меньшие грузовики и автомобили. Недостатком было то, что двигатели привода были недостаточно эффективны при частичной нагрузке. Британская компания ( Artemis Intelligent Power ) совершила прорыв, представив гидравлический двигатель/насос с электронным управлением, двигатель/насос Digital Displacement®. Насос очень эффективен во всех диапазонах скоростей и нагрузок, что дает возможность для небольших применений нефтегидравлических гибридов. [42] Компания переоборудовала автомобиль BMW в испытательный стенд, чтобы доказать жизнеспособность. BMW 530i показал вдвое больше миль на галлон при езде по городу по сравнению со стандартным автомобилем. В этом испытании использовался стандартный двигатель объемом 3000 куб. см, с меньшим двигателем цифры были бы более впечатляющими. Конструкция нефтегидравлических гибридов с использованием аккумуляторов хорошего размера позволяет уменьшить размер двигателя до среднего потребления мощности, а не пикового потребления мощности. Пиковая мощность обеспечивается энергией, накопленной в аккумуляторе. Меньший, но более эффективный двигатель с постоянной скоростью снижает вес и освобождает место для большего аккумулятора. [43]

Текущие кузова транспортных средств спроектированы вокруг механики существующих установок двигателя/трансмиссии. Установка петрогидравлической механики в существующие кузова, не предназначенные для гидравлических установок, является ограничительной и далекой от идеала. Цель одного исследовательского проекта — создать чистый лист бумаги для проектирования нового автомобиля, чтобы максимально упаковать петрогидравлические гибридные компоненты в транспортном средстве. Все громоздкие гидравлические компоненты интегрированы в шасси автомобиля. Одна конструкция заявила, что возвращает 130 миль на галлон в испытаниях с помощью большого гидравлического аккумулятора, который также является структурным шасси автомобиля. Небольшие гидравлические приводные двигатели встроены в ступицы колес, приводя колеса и возвращая к когтевой энергии кинетического торможения. Ступичные двигатели устраняют необходимость во фрикционных тормозах, механических трансмиссиях, приводных валах и карданных шарнирах, что снижает затраты и вес. Гидростатический привод без фрикционных тормозов используется в промышленных транспортных средствах. [44] Цель — 170 миль на галлон в средних условиях вождения. Энергия, создаваемая амортизаторами, и кинетическая энергия торможения, которая обычно тратится впустую, помогают заряжать аккумулятор. Небольшой поршневой двигатель на ископаемом топливе, рассчитанный на среднюю мощность, заряжает аккумулятор. Аккумулятор рассчитан на работу автомобиля в течение 15 минут при полной зарядке. Целью является полностью заряженный аккумулятор, который будет обеспечивать скорость разгона от 0 до 60 миль в час менее 5 секунд с использованием полного привода. [45] [46] [47]

В январе 2011 года промышленный гигант Chrysler объявил о партнерстве с Агентством по охране окружающей среды США (EPA) с целью проектирования и разработки экспериментальной петрогидравлической гибридной силовой установки, подходящей для использования в больших легковых автомобилях. В 2012 году существующий серийный минивэн был адаптирован к новой гидравлической силовой установке для оценки. [20] [48] [49] [50]

PSA Peugeot Citroën представил экспериментальный двигатель «Hybrid Air» на Женевском автосалоне 2013 года . [51] [52] Автомобиль использует азот, сжатый с помощью энергии, собранной при торможении или замедлении, для питания гидравлического привода, который дополняет мощность его обычного бензинового двигателя. Гидравлические и электронные компоненты были поставлены Robert Bosch GmbH . Пробег оценивался примерно в 118 миль на галлон США (2 л/100 км; 142 мили на галлон имп ) по европейскому испытательному циклу при установке в кузов типа Citroën C3 . [53] [54] PSA Хотя автомобиль был готов к производству и был проверен и осуществим, обеспечивая заявленные результаты, Peugeot Citroën не смогли привлечь крупного производителя для разделения высоких затрат на разработку и отложили проект до тех пор, пока не будет организовано партнерство. [55]

Гибридный автомобиль с электроприводом и тягой человека

Другой формой гибридного транспортного средства являются электромобили, приводимые в движение человеком. К ним относятся такие транспортные средства, как Sinclair C5 , Twike , электровелосипеды , электроскейтборды , а также электромотоциклы и скутеры.

Конфигурации силовой установки гибридного автомобиля

Параллельный гибрид

Honda Insight , мягкий параллельный гибрид
Toyota Prius , последовательно-параллельный гибрид
Ford Escape Hybrid с последовательно-параллельной трансмиссией

В параллельном гибридном автомобиле электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания соединены таким образом, что они могут приводить в действие автомобиль как по отдельности, так и вместе. Чаще всего двигатель внутреннего сгорания, электродвигатель и коробка передач соединены автоматически управляемыми муфтами. Для электрического привода муфта между двигателем внутреннего сгорания открыта, а муфта с коробкой передач включена. В режиме сгорания двигатель и электродвигатель работают с одинаковой скоростью.

Первым серийным параллельным гибридом, проданным за пределами Японии, стал Honda Insight первого поколения .

Mercedes-Benz E 300 BlueTEC HYBRID, выпущенный в 2012 году только на европейских рынках, является очень редким серийным дизельным гибридным автомобилем, работающим на двигателе Mercedes-Benz OM651 мощностью 152 кВт (204 л. с.) в паре с электродвигателем мощностью 20 кВт (27 л. с.), расположенным между двигателем и коробкой передач, для общей мощности 170 кВт (228 л. с.). Расход топлива автомобиля составляет 24–26 км/л (56–62 миль на галлон — США ; 67–74 миль на галлон — имп. ). [56] [57] [58]

Мягкий параллельный гибрид

В этих типах обычно используется компактный электродвигатель (обычно <20 кВт) для обеспечения функций автоматической остановки/запуска и обеспечения дополнительной мощности [59] во время ускорения, а также для генерации энергии на этапе замедления (также известном как рекуперативное торможение ).

Примерами дорожных автомобилей являются Honda Civic Hybrid , Honda Insight 2-го поколения, Honda CR-Z , Honda Accord Hybrid , Mercedes Benz S400 BlueHYBRID , гибриды BMW 7 серии, гибриды General Motors BAS , Suzuki S-Cross , Suzuki Wagon R и Smart fortwo с микрогибридным приводом.

Разделение мощности или последовательно-параллельный гибрид

В гибридной электрической трансмиссии с разделением мощности есть два двигателя: тяговый электродвигатель и двигатель внутреннего сгорания. Мощность от этих двух двигателей может быть разделена для приведения в движение колес через устройство разделения мощности, которое представляет собой простую планетарную передачу . Соотношение может быть от 100% для двигателя внутреннего сгорания до 100% для тягового электродвигателя или что-то среднее. Двигатель внутреннего сгорания может действовать как генератор, заряжающий батареи.

Современные версии, такие как Toyota Hybrid Synergy Drive, имеют второй электродвигатель/генератор, подключенный к планетарной передаче. В сотрудничестве с тяговым двигателем/генератором и устройством разделения мощности это обеспечивает бесступенчатую трансмиссию.

На открытой дороге основным источником энергии является двигатель внутреннего сгорания. Когда требуется максимальная мощность, например, для обгона, в помощь используется тяговый электродвигатель. Это увеличивает доступную мощность на короткий период, создавая эффект большего двигателя, чем установленный на самом деле. В большинстве случаев двигатель внутреннего сгорания выключается, когда автомобиль движется медленно или стоит, тем самым снижая выбросы на обочине.

Установки на легковые автомобили включают Toyota Prius , Ford Escape и Fusion, а также Lexus RX 400h, RX450h, GS450h, LS600h и CT200h.

Серийный гибрид

Chevrolet Volt , подключаемый гибридный автомобиль , также называемый электромобилем с увеличенным запасом хода ( EREV )

Последовательно- или последовательно-гибридный автомобиль приводится в движение электродвигателем, функционирующим как электромобиль, пока достаточно энергии аккумуляторной батареи, с двигателем, настроенным на работу в качестве генератора, когда энергии аккумуляторной батареи недостаточно. Обычно между двигателем и колесами нет механической связи, а основная цель расширителя диапазона — зарядка аккумуляторной батареи. Последовательно-гибридные автомобили также называют электромобилями с увеличенным запасом хода , электромобилями с увеличенным запасом хода или электромобилями с увеличенным запасом хода (EREV/REEV/EVER).

BMW i3 с расширителем диапазона — серийный гибрид. Он работает как электромобиль до тех пор, пока заряд батареи не станет низким, а затем активирует генератор с двигателем для поддержания мощности, а также доступен без расширителя диапазона. Fisker Karma был первым серийным гибридным автомобилем.

При описании автомобилей аккумулятор последовательного гибрида обычно заряжается путем подключения к сети, но последовательный гибрид может также позволять аккумулятору действовать только как буфер (и для целей регенерации), а также для того, чтобы мощность электродвигателя постоянно подавалась вспомогательным двигателем. Последовательные схемы были распространены в дизель-электрических локомотивах и кораблях. Фердинанд Порше фактически изобрел эту схему в гоночных автомобилях, устанавливающих рекорды скорости в начале 20-го века, таких как Lohner–Porsche Mixte Hybrid . Порше назвал свою схему «System Mixt», и это была конструкция мотор-колеса , где каждое из двух передних колес приводилось в действие отдельным двигателем. Эту схему иногда называли электрической трансмиссией , поскольку электрогенератор и приводной двигатель заменяли механическую трансмиссию. Транспортное средство не могло двигаться, если не работал двигатель внутреннего сгорания.

В 1997 году Toyota выпустила первый серийный гибридный автобус, проданный в Японии. [60] GM представила серию подключаемых гибридов Chevy Volt в 2010 году, стремясь к полностью электрическому запасу хода в 40 миль (64 км), [61] хотя этот автомобиль также имеет механическое соединение между двигателем и трансмиссией. [62] Суперконденсаторы в сочетании с литий-ионным аккумулятором использовались AFS Trinity в переделанном автомобиле Saturn Vue SUV. Используя суперконденсаторы, они заявляют о расходе до 150 миль на галлон в последовательно-гибридной компоновке. [63]

Nissan Note e-power — пример серийной гибридной технологии, представленной в Японии с 2016 года.

Подключаемый гибридный электромобиль

Запас хода Toyota Prius Prime на полностью электрической тяге составляет 25 миль (40 км).
Ford Fusion Energi — подключаемый гибрид с запасом хода на электротяге 21 миля (34 км).

Другой подтип гибридных транспортных средств — подключаемый гибридный электромобиль . Подключаемый гибрид обычно представляет собой обычный топливно-электрический (параллельный или последовательный) гибрид с увеличенной емкостью хранения энергии, обычно через литий-ионный аккумулятор , который позволяет транспортному средству проехать в полностью электрическом режиме расстояние, которое зависит от размера батареи и ее механической компоновки (последовательной или параллельной). Он может быть подключен к электросети в конце поездки, чтобы избежать зарядки с помощью бортового двигателя внутреннего сгорания. [64] [65]

Эта концепция привлекательна для тех, кто стремится минимизировать выбросы на дороге, избегая или, по крайней мере, минимизируя использование ICE во время ежедневного вождения. Как и в случае с чисто электрическими транспортными средствами, общая экономия выбросов, например, в терминах CO2 , зависит от источника энергии электрогенерирующей компании.

Для некоторых пользователей этот тип транспортного средства может быть также финансово привлекательным, пока используемая электроэнергия дешевле, чем бензин/дизельное топливо, которые они бы использовали в противном случае. Текущие налоговые системы во многих европейских странах используют налогообложение минерального масла в качестве основного источника дохода. Это, как правило, не относится к электроэнергии, которая облагается налогом единообразно для бытового потребителя, как бы он ее ни использовал. Некоторые поставщики электроэнергии также предлагают ценовые льготы для ночных пользователей вне пикового времени, что может еще больше повысить привлекательность опции подключения для пассажиров и городских автомобилистов.

Безопасность дорожного движения для велосипедистов и пешеходов

Nissan Leaf стал первым подключаемым электромобилем, оснащенным системой Nissan Vehicle Sound for Pedestrians.

В отчете Национальной администрации безопасности дорожного движения за 2009 год были рассмотрены аварии с участием гибридных электромобилей , в которых участвовали пешеходы и велосипедисты, и сравнены с авариями с участием транспортных средств с двигателем внутреннего сгорания (ICEV). Результаты показали, что в определенных дорожных ситуациях HEV более опасны для пешеходов или велосипедистов. В авариях, когда транспортное средство замедляло движение или останавливалось, двигалось задним ходом, въезжало или выезжало с парковочного места (когда разница в звуке между HEV и ICEV наиболее выражена), HEV в два раза чаще попадали в аварии с участием пешеходов, чем ICEV. В авариях с участием велосипедистов или пешеходов был отмечен более высокий уровень инцидентов для HEV, чем для ICEV, когда транспортное средство поворачивало за угол. Однако статистически значимой разницы между типами транспортных средств, когда они двигались прямо, не было. [66]

Несколько автопроизводителей разработали предупреждающие звуки для электромобилей, предназначенные для оповещения пешеходов о присутствии электромобилей , таких как гибридные электромобили, подключаемые гибридные электромобили и полностью электрические автомобили (EV), движущиеся на низких скоростях. Их цель — оповестить пешеходов, велосипедистов, слепых и других о присутствии транспортного средства, работающего в полностью электрическом режиме . [67] [68] [69] [70]

На рынке представлены следующие автомобили с такими устройствами безопасности: Nissan Leaf , Chevrolet Volt , Fisker Karma , Honda FCX Clarity , Nissan Fuga Hybrid/Infiniti M35 , Hyundai ix35 FCEV , Hyundai Sonata Hybrid , Honda Fit EV 2012 года , Toyota Camry Hybrid 2012 года , Lexus CT200h 2012 года и все автомобили семейства Prius .

Экологические проблемы

Сокращение расхода топлива и выбросов

Гибридный автомобиль обычно достигает большей экономии топлива и меньших выбросов, чем обычные автомобили с двигателем внутреннего сгорания (ICEV), что приводит к меньшему количеству выбросов. Эта экономия достигается в первую очередь за счет трех элементов типичной гибридной конструкции:

  1. Использование как двигателя, так и электродвигателей для пиковых потребностей в мощности, что приводит к меньшему размеру двигателя, больше подходящему для среднего использования, а не пикового использования мощности. Меньший двигатель может иметь меньше внутренних потерь и меньший вес.
  2. Значительная емкость аккумуляторной батареи для хранения и повторного использования регенерированной энергии, особенно в условиях движения с частыми остановками, характерных для городского цикла вождения .
  3. Возвращение значительного количества энергии во время торможения, которая обычно теряется в виде тепла. Это рекуперативное торможение снижает скорость транспортного средства, преобразуя часть его кинетической энергии в электричество, в зависимости от номинальной мощности двигателя/генератора;

Другие технологии, которые не обязательно являются «гибридными» функциями, но часто встречаются на гибридных автомобилях, включают в себя:

  1. Использование двигателей с циклом Аткинсона вместо двигателей с циклом Отто для повышения экономии топлива.
  2. Выключение двигателя во время остановок или движения накатом, а также в другие периоды простоя.
  3. Улучшение аэродинамики ; (одной из причин, по которой внедорожники так плохо экономят топливо, является сопротивление автомобиля. Легковой автомобиль или грузовик в форме коробки должен прилагать больше усилий для движения по воздуху, что приводит к большей нагрузке на двигатель и заставляет его работать интенсивнее). Улучшение формы и аэродинамики автомобиля — хороший способ улучшить экономию топлива и одновременно улучшить управляемость транспортного средства .
  4. Использование шин с низким сопротивлением качению (шины часто изготавливались для обеспечения тихой, плавной езды, высокого сцепления и т. д., но эффективность была менее приоритетной). Шины вызывают механическое сопротивление , снова заставляя двигатель работать интенсивнее, потребляя больше топлива. Гибридные автомобили могут использовать специальные шины, которые более накачаны, чем обычные шины, и более жесткие, или за счет выбора структуры каркаса и резиновой смеси имеют меньшее сопротивление качению, сохраняя при этом приемлемое сцепление, и, таким образом, улучшают экономию топлива независимо от источника питания.
  5. Питание кондиционера, гидроусилителя руля и других вспомогательных насосов осуществляется от электричества по мере необходимости; это снижает механические потери по сравнению с их непрерывным приводом с помощью традиционных ремней двигателя.

Эти характеристики делают гибридный автомобиль особенно эффективным для городского движения с частыми остановками, ездой накатом и периодами холостого хода. Кроме того, уровень шума снижается, особенно на холостом ходу и низких скоростях работы, по сравнению с автомобилями с обычным двигателем. При постоянном использовании на скоростных автомагистралях эти характеристики гораздо менее полезны для снижения выбросов.

Выбросы гибридных автомобилей

Выбросы гибридных автомобилей сегодня приближаются или даже ниже рекомендуемого уровня, установленного Агентством по охране окружающей среды (EPA). Рекомендуемые уровни, которые они предлагают для типичного легкового автомобиля, должны быть эквивалентны 5,5 метрическим тоннам CO2 . Три самых популярных гибридных автомобиля, Honda Civic , Honda Insight и Toyota Prius , устанавливают стандарты еще выше, производя 4,1, 3,5 и 3,5 тонны, демонстрируя значительное улучшение выбросов углекислого газа. Гибридные автомобили могут сократить выбросы загрязняющих веществ, образующих смог, до 90% и сократить выбросы углекислого газа вдвое. [71]

Для создания гибридных автомобилей по сравнению с обычными автомобилями необходимо увеличение ископаемого топлива. Это увеличение более чем компенсируется снижением выбросов при работе автомобиля. [72]

Выбросы CO 2 гибридными автомобилями были занижены при сравнении циклов сертификации с реальным вождением. В одном исследовании с использованием данных реального вождения было показано, что они используют в среднем 120 г CO 2 на км вместо 44 г на км в официальных тестах. [73]

Toyota утверждает, что три гибридных автомобиля эквивалентны одному электромобилю с аккумуляторной батареей по эффекту сокращения выбросов CO2 с точки зрения углеродной нейтральности , что означает сокращение выбросов CO2 до нуля на протяжении всего жизненного цикла продукта, начиная с закупки сырья, производства и транспортировки до использования, переработки и утилизации. [74]

Воздействие гибридного автомобильного аккумулятора на окружающую среду

Хотя гибридные автомобили потребляют меньше топлива, чем обычные автомобили, все еще существует проблема, связанная с экологическим ущербом от аккумуляторов гибридных автомобилей. [75] [76] Сегодня большинство аккумуляторов гибридных автомобилей являются литий-ионными , которые имеют более высокую плотность энергии, чем никель-металл-гидридные аккумуляторы , и более экологичны, чем свинцовые аккумуляторы , которые сегодня составляют большую часть стартерных аккумуляторов бензиновых автомобилей. [77]

Существует много типов батарей. Некоторые из них гораздо более токсичны, чем другие. Литий-ионные батареи являются наименее токсичными из упомянутых выше батарей. [78]

Уровень токсичности и воздействие на окружающую среду никель-металлогидридных батарей — типа, который ранее использовался в гибридах — намного ниже, чем у свинцово-кислотных или никель-кадмиевых батарей, согласно одному источнику. [79] Другой источник утверждает, что никель-металлогидридные батареи намного токсичнее свинцовых батарей, а также что их переработка и безопасная утилизация затруднены. [80] В целом, различные растворимые и нерастворимые соединения никеля, такие как хлорид никеля и оксид никеля, обладают известными канцерогенными эффектами для куриных эмбрионов и крыс. [81] [82] [83] Основным соединением никеля в NiMH-батареях является оксигидроксид никеля (NiOOH), который используется в качестве положительного электрода. Однако никель-металлогидридные батареи вышли из моды в гибридных транспортных средствах, поскольку различные литий-ионные химические вещества стали более зрелыми для рынка.

Литий-ионный аккумулятор стал лидером рынка в этом сегменте благодаря своей высокой плотности энергии, стабильности и стоимости по сравнению с другими технологиями. [84] Лидером рынка в этой области является Panasonic с их партнерством с Tesla [85] [86] [87] [88]

Литий-ионные батареи привлекательны тем, что они имеют самую высокую плотность энергии среди всех перезаряжаемых батарей и могут выдавать напряжение, в три раза превышающее напряжение никель-металлогидридного аккумулятора, одновременно сохраняя большое количество электроэнергии. [77] Батареи также выдают более высокую выходную мощность (увеличивая мощность транспортного средства), более высокую эффективность (избегая бесполезного использования электроэнергии) и обеспечивают превосходную долговечность по сравнению со сроком службы батареи, который примерно эквивалентен сроку службы транспортного средства. [89] Кроме того, использование литий-ионных батарей снижает общий вес транспортного средства, а также обеспечивает улучшенную экономию топлива на 30% лучше, чем у транспортных средств, работающих на бензине, с последующим сокращением выбросов CO2, помогая предотвратить глобальное потепление. [90]

Литий-ионные аккумуляторы также безопаснее перерабатывать, поскольку Volkswagen Group является пионером в процессах переработки литий-ионных аккумуляторов; [91] этим же занимаются и другие крупные компании, такие как BMW , [92] Audi , [93] Mercedes-Benz [94] и Tesla . [95] Основной целью многих из этих компаний является борьба с дезинформацией о природе литиевых аккумуляторов, в первую очередь о том, что они не подлежат переработке, что в основном вытекает из статей, в которых обсуждаются трудности переработки. [96] [97] [98]

Зарядка

В подключаемых гибридах существует два разных уровня зарядки. Зарядка уровня 1 — более медленный метод, поскольку он использует однофазную заземленную розетку 120 В/15 А. Уровень 2 — более быстрый метод; существующее оборудование уровня 2 предлагает зарядку от 208 В или 240 В (до 80 А, 19,2 кВт). Для этого может потребоваться специальное оборудование и установка подключения для домашних или общественных устройств. [99] Оптимальное окно зарядки для литий-ионных аккумуляторов составляет 3–4,2 В. Зарядка с помощью бытовой розетки на 120 В занимает несколько часов, зарядное устройство на 240 В занимает 1–4 часа, а быстрая зарядка занимает около 30 минут для достижения 80% заряда. Три важных фактора — расстояние на зарядке, стоимость зарядки и время зарядки [100] Для того чтобы гибриды работали на электроэнергии, автомобиль должен выполнить действие торможения, чтобы выработать некоторое количество электроэнергии. [ необходима цитата ] Затем электричество разряжается наиболее эффективно, когда автомобиль ускоряется или поднимается на склон. В 2014 году гибридные аккумуляторы электромобилей могли работать исключительно на электричестве в течение 70–130 миль (110–210 км) на одной зарядке. [ необходима цитата ] В настоящее время емкость гибридной батареи составляет от 4,4 кВт·ч до 85 кВт·ч на полностью электрическом автомобиле. В гибридном автомобиле аккумуляторные блоки в настоящее время составляют от 0,6 кВт·ч до 2,4 кВт·ч, что представляет собой большую разницу в использовании электроэнергии в гибридных автомобилях. [101]

Растущие затраты на сырье

Надвигается рост стоимости многих редких материалов, используемых в производстве гибридных автомобилей. [102] Например, редкоземельный элемент диспрозий требуется для изготовления многих современных электродвигателей и аккумуляторных систем в гибридных силовых установках. [102] [103] Неодим — еще один редкоземельный металл, который является важнейшим компонентом высокопрочных магнитов, используемых в электродвигателях с постоянными магнитами. [104]

Почти все редкоземельные элементы в мире поступают из Китая, [105] и многие аналитики полагают, что общий рост китайского производства электроники поглотит все эти поставки к 2012 году. [102] Кроме того, экспортные квоты на китайские редкоземельные элементы привели к неизвестному объему поставок. [103] [106]

Несколько некитайских источников, таких как передовой проект Hoidas Lake на севере Канады, а также Mount Weld в Австралии, в настоящее время находятся в стадии разработки; [106] однако барьеры для входа высоки [107] и потребуются годы, чтобы выйти в онлайн.

Как работают гибридные электромобили

Гибридно-электрические транспортные средства (HEV) сочетают в себе преимущества бензиновых двигателей и электромоторов. Ключевыми областями для повышения эффективности или производительности являются рекуперативное торможение, двойные источники питания и меньший холостой ход. [108]

Альтернативные экологически чистые транспортные средства

Другие типы зеленых транспортных средств включают другие транспортные средства, которые полностью или частично работают на альтернативных источниках энергии, чем ископаемое топливо . Другой вариант - использовать альтернативный состав топлива (т. е. биотопливо ) в обычных транспортных средствах на основе ископаемого топлива, заставляя их частично работать на возобновляемых источниках энергии.

Другие подходы включают персональный скоростной транспорт — концепцию общественного транспорта , которая предлагает автоматизированную круглосуточную транспортировку по запросу по сети специально построенных направляющих.

Маркетинг

Принятие

Автопроизводители тратят около 8 миллионов долларов США на маркетинг гибридных автомобилей каждый год. Благодаря совместным усилиям многих автомобильных компаний, индустрия гибридов продала миллионы гибридов. [ необходима цитата ]

Компании-производители гибридных автомобилей, такие как Toyota, Honda, Ford и BMW, объединили усилия, чтобы создать движение по продаже гибридных автомобилей, продвигаемое лоббистами Вашингтона с целью снижения мировых выбросов и снижения зависимости от потребления нефти. [ необходима цитата ]

В 2005 году продажи превысили 200 000 гибридов, но оглядываясь назад, это сократило мировое потребление бензина всего на 200 000 галлонов в день — ничтожную часть от 360 миллионов галлонов, используемых в день. [ требуется ссылка ] По словам Брэдли Бермана, автора книги Driving Change — One Hybrid at a time , «холодная экономика показывает, что в реальных долларах, за исключением кратковременного скачка в 1970-х годах, цены на бензин оставались на удивление стабильными и дешевыми. Топливо по-прежнему составляет небольшую часть общей стоимости владения и эксплуатации личного автомобиля». [109] Другие маркетинговые тактики включают гринвошинг , который является «неоправданным присвоением экологической добродетели». [110] Темма Эренфельд объяснила в статье Newsweek. Гибриды могут быть более эффективными, чем многие другие бензиновые двигатели, если говорить о потреблении бензина, но что касается их экологичности и полезности для окружающей среды, это совершенно неверно.

Компаниям, производящим гибридные автомобили, придется долго ждать, если они действительно хотят стать экологичными. По словам профессора бизнеса Гарварда Теодора Левитта, «управляя продуктами» и «удовлетворяя потребности клиентов», «вы должны адаптироваться к ожиданиям потребителей и предвосхищению будущих желаний». [111] Это означает, что люди покупают то, что хотят, если им нужна экономичная машина, они покупают гибрид, не задумываясь о фактической эффективности продукта. Эта «зеленая близорукость», как называет ее Оттман, терпит неудачу, потому что маркетологи фокусируются на экологичности продукта, а не на фактической эффективности.

Исследователи и аналитики говорят, что людей привлекают новые технологии, а также удобство меньшего количества заправок. Во-вторых, люди считают полезным владеть лучшей, новой, более яркой и так называемой более экологичной машиной.

Вводящая в заблуждение реклама

В 2019 году термин «самозарядящийся гибрид» стал преобладать в рекламе, хотя автомобили, называемые этим именем, не предлагают никакой другой функциональности, чем стандартный гибридный электромобиль . Единственный эффект самозарядки заключается в восстановлении энергии посредством рекуперативного торможения, что также справедливо для подключаемых гибридов , электромобилей на топливных элементах и ​​аккумуляторных электромобилей. [112]

В январе 2020 года использование этого термина было запрещено в Норвегии за вводящую в заблуждение рекламу со стороны Toyota и Lexus . [113] «Наше утверждение основано на том факте, что клиентам никогда не придется заряжать аккумулятор своего автомобиля, поскольку он подзаряжается во время использования автомобиля. Нет никакого намерения вводить клиентов в заблуждение, наоборот: смысл в том, чтобы четко объяснить разницу с подключаемыми гибридными автомобилями».

Скорость принятия

Хотя уровень внедрения гибридов в США сегодня невелик (2,2% от продаж новых автомобилей в 2011 году), [114] это сопоставимо с 17,1% доли продаж новых автомобилей в Японии в 2011 году, [115] и имеет потенциал стать очень большим с течением времени, поскольку предлагается больше моделей и дополнительные издержки снижаются из-за преимуществ обучения и масштаба. Однако прогнозы сильно различаются. Например, Боб Лутц , давний скептик гибридов, указал, что он ожидает, что гибриды «никогда не будут составлять более 10% автомобильного рынка США». [116] Другие источники также ожидают, что уровень проникновения гибридов в США останется ниже 10% в течение многих лет. [117] [118] [119]

Более оптимистичные взгляды на 2006 год включают прогнозы о том, что гибриды будут доминировать в продажах новых автомобилей в США и других странах в течение следующих 10–20 лет. [120] Другой подход, принятый Саурином Шахом, изучает показатели проникновения (или S-образные кривые) четырех аналогов (исторических и современных) гибридных и электрических транспортных средств в попытке оценить, насколько быстро парк транспортных средств может быть гибридизирован и/или электрифицирован в Соединенных Штатах. Аналогами являются (1) электродвигатели на заводах США в начале 20-го века, (2) дизель-электрические локомотивы на железных дорогах США в период 1920–1945 годов, (3) ряд новых автомобильных функций/технологий, представленных в США за последние пятьдесят лет, и 4) покупки электровелосипедов в Китае за последние несколько лет. Эти аналоги в совокупности предполагают, что гибридным и электрическим транспортным средствам потребуется не менее 30 лет, чтобы захватить 80% парка пассажирских транспортных средств США. [121]

Агентство по охране окружающей среды ожидает, что совокупная доля рынка новых гибридных автомобилей малой грузоподъемности с бензиновым двигателем достигнет 13,6% в 2023 модельном году по сравнению с 10,2% в 2022 модельном году. [122]

Стандарты регулирования Европейского Союза 2020 г.

Европейский парламент, Совет и Европейская комиссия достигли соглашения, направленного на снижение среднего уровня выбросов CO2 легковыми автомобилями до 95 г/км к 2020 году, говорится в пресс-релизе Европейской комиссии.

Согласно пресс-релизу, основные детали соглашения таковы:

Цель по выбросам: Соглашение сократит средние выбросы CO2 новыми автомобилями до 95 г/км с 2020 года, как предлагает комиссия. Это на 40% меньше обязательной цели 2015 года в 130 г/км. Цель является средней для нового автопарка каждого производителя; она позволяет OEM-производителям выпускать некоторые автомобили, которые выбрасывают меньше среднего, а некоторые — больше. Цель на 2025 год: Комиссия должна предложить дополнительную цель по сокращению выбросов к концу 2015 года, которая вступит в силу в 2025 году. Эта цель будет соответствовать долгосрочным целям ЕС по борьбе с изменением климата. Суперкредиты для транспортных средств с низким уровнем выбросов: Регламент предоставит производителям дополнительные стимулы для производства автомобилей с выбросами CO2 50 г/км или менее (это будут электрические или подключаемые гибридные автомобили). Каждое из этих транспортных средств будет учитываться как два транспортных средства в 2020 году, 1,67 в 2021 году, 1,33 в 2022 году, а затем как одно транспортное средство с 2023 года. Эти суперкредиты помогут производителям еще больше сократить средние выбросы их нового автопарка. Однако, чтобы не допустить подрыва схемой экологической целостности законодательства, будет установлен предел в 2,5 г/км на производителя на вклад, который суперкредиты могут внести в свою цель в любом году. [123]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ Нойперт, Ханнес (1997). Велосипед Das Power (на немецком языке). Моби-Дик-Верлаг. ISBN 978-3-89595-123-7. Получено 27.02.2007 .
  2. ^ Фукс, Андреас (1999). Веломобильный семинар. Future Bike Switzerland, Й. Хёльцле. ISBN 978-3-9520694-1-7. Получено 11.01.2006 .
  3. ^ "Приветствую Экологического Транспортного Футуриста". MCN.org . Архивировано из оригинала 2005-11-10 . Получено 2013-04-30 .
  4. ^ "Добро пожаловать на сайт электронного велосипеда". bluewin.ch . 2015-05-06. Архивировано из оригинала 2015-10-16 . Получено 2013-04-22 .
  5. ^ "Австралиец построил первый в мире гибридный бензиново-электрический велосипед с помощью 3D-принтера UP Mini". Архивировано из оригинала 22-08-2015.
  6. ^ "Van Hool представляет ExquiCity Design Mettis". Архивировано из оригинала 2013-06-05 . Получено 2012-06-05 .
  7. ^ "Первый в мире гибридный поезд официально вошел в коммерческую эксплуатацию". ENN.com . 2007-10-24 . Получено 2012-01-13 .
  8. ^ "Япония запустит первые гибридные поезда". Sydney Morning Herald . AP digital. 2007-07-29 . Получено 2013-04-30 .
  9. ^ "Запуск поезда CNG-Diesel в Индии". Times of India . 2015-01-15 . Получено 2015-04-22 .
  10. ^ Шабна, Джон (25.10.2007). «Гибридный локомотив GE: вокруг света на тормозах». Ecotality Life. Архивировано из оригинала 28.02.2009.
  11. ^ RailPower Technologies (2006-07-12). "Серия GG: Гибридный распределительный щит" (PDF) . Архивировано из оригинала (PDF) 2009-03-20.
  12. ^ "RailPower поставит TSI Terminal Systems Inc. гибридные силовые установки для козловых кранов на резиновых колесах" (PDF) (пресс-релиз). 2006-10-10. Архивировано из оригинала (PDF) 2008-02-28.
  13. ^ "Railpower поставит TSI Terminal Systems Inc. гибридные силовые установки для козловых кранов на резиновых колесах" (пресс-релиз). RailPower Technologies Corp. 2006-10-10.
  14. ^ Браун, Мэтью. Но Дэниел думает: «Энергетические дебаты накаляются: высокие цены на газ прошлым летом подстегнули энергетические дебаты, которые продолжаются и сегодня». Законодательные органы штата 32.2 (февраль 2006 г.): 12(5). Расширенный академический ASAP. Гейл. Библиотека старшей школы Бентли (BAISL). 14 октября 2009 г. Galegroup.co
  15. ^ Томас, Джастин (2007-03-27). «Kenworth представил гибридный грузовик». TreeHugger.
  16. ^ "Kenworth представляет гибридный грузовик T270 класса 6, предназначенный для муниципальных и коммунальных нужд" (пресс-релиз). Kenworth Truck Company. 21.03.2007. Архивировано из оригинала 01.03.2009.
  17. ^ Хетцнер, Кристиан (2007-11-12), Жесткая продажа гибридных грузовиков, Reuters, архивировано из оригинала 2014-09-03
  18. ^ Голсон, Джордан (30.09.2014). «Новые электрические грузовики FedEx получают импульс от дизельных турбин». Wired . Получено 01.10.2014 .
  19. ^ ab "Попробуйте гидравлическую трансмиссию: эта машина будущего расходует 75 миль на галлон". Mother Earth News. Март–апрель 1978 г. Архивировано из оригинала 25.10.2012 . Получено 22.04.2013 .
  20. ^ abcde "Демонстрационные автомобили". Epa.gov . 2012-10-18 . Получено 2013-04-22 .
  21. ^ ab Используя силу гидравлики. AutoblogGreen. Получено 18.04.2012.
  22. ^ ab EPA представляет гидравлический гибридный грузовик доставки UPS. Autoblog. Получено 2012-04-18.
  23. ^ Комаров, Стивен (2006-02-13). «Военные гибридные автомобили могут повысить безопасность и мобильность». USA Today .
  24. ↑ Дэй, Левин (20 июля 2022 г.). «Армия США купила электромобиль GMC Hummer для тестирования». The Drive . Получено 1 октября 2023 г.
  25. ^ Уингроув, Мартин (24 февраля 2022 г.). «Ожидается огромный рост числа европейских гибридных и электрических судов». Ривьера .
  26. ^ "Пилотируемый самолет на топливных элементах проводит летные испытания. (металлы/полимеры/керамика)". Advanced Materials & Processes. 165.6 (июнь 2007 г.): 9(1). Расширенный Academic ASAP. Гейл. Номер документа Гейла: A166034681
  27. ^ Намовиц, Дэн (2011-12-20). "AOPA ONLINE". Томас А. Хорн . Получено 10 мая 2018 г.
  28. ^ «Калькулятор экономии топлива».[ постоянная мертвая ссылка ]
  29. ↑ US 409116, Patton, WH, «Двигатель для уличных автомобилей», выдан 1889-08-13 
  30. ↑ US 424817, Patton, WH, "Boat", выпущен 1890-04-01 
  31. ^ "The Patton Motor". The Street Railway Journal . VII (10): 513–514. Октябрь 1891.
  32. ^ "The Patton Motor Car". English Mechanic and World of Science (1713): 524. 1898-01-21.
  33. ^ Маршалл, Роберт В. (июль 1979 г.). «Электромобильная переделка: удивительный гибридный автомобиль на 75 миль на галлон». Mother Earth News . США. Архивировано из оригинала 2009-05-08 . Получено 2012-04-18 .
  34. ^ "Bi-Fuel Silverado 2500HD может переключаться между бензином и природным газом" . Получено 2013-03-31 .
  35. ^ "Количество альтернативных заправочных станций по штатам" . Получено 31.03.2013 .
  36. ^ Хэлбер, Дебора. «Какова энергия бензина по сравнению с той же стоимостью других видов топлива в БТЕ за доллар?». Архивировано из оригинала 2013-04-06 . Получено 2013-03-31 .
  37. ^ "Узнайте все о пневматических автомобилях!". Aircars.tk . Архивировано из оригинала 2013-05-20 . Получено 30-04-2013 .
  38. ^ "Активная камера MDI". Thefuture.net.nz . Архивировано из оригинала 2011-05-07 . Получено 2010-12-12 .
  39. ^ "Технология воздушного двигателя MDI испытана на автомобилях Tata Motors" (пресс-релиз). Tata Motors. 2012-05-07. Архивировано из оригинала 2013-05-09 . Получено 2013-04-22 .
  40. ^ "Tata Motors входит во вторую фазу разработки аэромобиля". Gizmag.com . 2013-05-07 . Получено 2013-04-22 .
  41. ^ EPA объявляет о партнерстве с целью демонстрации первого в мире полностью гидравлического гибридного городского транспортного средства для доставки | Моделирование, тестирование и исследования | US EPA. Epa.gov. Получено 18.04.2012. Архивировано 09.08.2011 на Wayback Machine
  42. ^ "Наши технологии | Artemis Intelligent Power". Архивировано из оригинала 2013-10-17 . Получено 2013-10-17 .
  43. ^ "On-road". Архивировано из оригинала 2015-05-25 . Получено 2015-05-30 .
  44. ^ "Погрузчики: 15 направлений развития погрузчиков - Статья из Modern Materials Handling". Modern Materials Handling. 2011-08-01 . Получено 2013-04-22 .
  45. ^ Proefrock, Philip (2010-03-25). "Hybrid Hydraulic Drive Vehicle Promises 170 MPG". Inhabitat . Получено 2013-04-22 .
  46. ^ Терпен, Аарон (15.02.2012). «INGOCAR от Valentin Tech разрушает наши представления об автомобилях». Torquenews.com . Получено 22.04.2013 .
  47. ^ "Добро пожаловать". Valentintechnologies.com . Архивировано из оригинала 2013-04-21 . Получено 2013-04-22 .
  48. ^ Хэнлон, Майк (2011-01-26). "Chrysler объявляет о разработке гидравлической гибридной технологии для автомобилей". Gizmag.com . Получено 2013-04-22 .
  49. ^ "EPA и Chrysler перенесут новейшие гибридные технологии из лаборатории на улицы/Партнерство для адаптации технологий экономии топлива". Yosemite.epa.gov (пресс-релиз). 2011-01-19 . Получено 2013-04-22 .
  50. ^ "Гидравлические гибридные исследования". Агентство по охране окружающей среды США. 2010-10-18 . Получено 2013-04-22 .
  51. ^ Льюис, Тим (2013-03-23). ​​«Peugeot's Hybrid Air: автомобиль будущего, работающий на воздухе». The Observer The Guardian . Получено 2013-03-25 .
  52. ^ Марк Картер (25 января 2013 г.). «Peugeot объявляет о планах выпустить к 2016 году гибридный автомобиль, работающий на сжатом воздухе» . Получено 30 мая 2015 г.
  53. ^ "Пара Peugeot дебютирует в Париже: один пророческий (и, возможно, хороший для 118 миль на галлон), другой практичный". 2014-10-02. Архивировано из оригинала 2015-09-05 . Получено 2015-06-30 .
  54. ^ Джолли, Дэвид (2013-03-01). «Сжатие газа для более дешевого и простого гибрида». The New York Times . Получено 2013-03-02 .
  55. ^ «PSA откладывает технологию Hybrid Air на второй план». Autocar .
  56. ^ "Mercedes-Benz E 300 BlueTEC HYBRID: самая экономичная в мире модель класса люкс". marsMediaSite .
  57. ^ "Неамериканский гибрид Mercedes-Benz E300 BlueTec направляется на Детройтский автосалон". Car and Driver . 22 декабря 2011 г.
  58. ^ "Mercedes-Benz представляет дизельный E 300 BlueTEC HYBRID с расходом топлива 56 миль на галлон США; вскоре появится модель E 400 HYBRID с бензиновым двигателем". Green Car Congress .
  59. ^ "Технология Honda IMA". Honda Motor . Получено 2009-05-01 .
  60. ^ "Toyota представляет гибридный автобус | The Japan Times Online". Search.japantimes.co.jp . 1997-08-22 . Получено 2009-10-17 .
  61. ^ Стоссел, Сейдж (2008-05-06). "Электрошоковая терапия – The Atlantic (июль/август 2008)". The Atlantic . Получено 2009-10-17 .
  62. ^ "Шокер". 2010-10-11.
  63. ^ "afstrinity.com". Архивировано из оригинала 29 декабря 2008 г.
  64. ^ California Cars Initiative. "Все о подключаемых гибридах (PHEV)". Международный гуманитарный центр . Получено 01.05.2013 .
  65. ^ "Prius PHEV". Ассоциация электромобилей – подключаемый гибридный электромобиль . Получено 14.01.2012 .
  66. ^ «Частота столкновений пешеходов и велосипедистов с участием гибридных электрических пассажирских транспортных средств на Journalist's Resource.org». 2011-03-07.
  67. ^ "TMC продаст систему оповещения приближающегося автомобиля для Prius" (пресс-релиз). Toyota Motor. 2010-08-24. Архивировано из оригинала 2010-08-27 . Получено 2010-08-25 .
  68. ^ Американский совет слепых (16.12.2010). «Важный законопроект о безопасности пешеходов передан в Белый дом на подпись президенту» (пресс-релиз). PR Newswire . Получено 17.12.2010 .
  69. ^ "S. 841 Pedestrian Safety Enhancement Act of 2010". Legislative Digest. 2010-12-15. Архивировано из оригинала 2010-12-22 . Получено 2010-12-17 .
  70. ^ Дигнан, Ларри (2010-12-16). «Гибридные, электрические транспортные средства станут громче для безопасности пешеходов». SmartPlanet.com . Архивировано из оригинала 2010-12-19 . Получено 2010-12-17 .
  71. ^ Гарсия, Дж. (2008). «Качество воздуха: выбросы транспортных средств и качество воздуха». Департамент качества окружающей среды Айдахо. Архивировано из оригинала 2010-01-17 . Получено 2009-11-22 .
  72. ^ «Снижают ли отходы производства гибридных автомобилей преимущества гибридов?». 2010-12-06.
  73. ^ «Подключаемые гибриды — это «волк в овечьей шкуре». BBC News . 16 сентября 2020 г. Получено 11 ноября 2020 г.
  74. ^ "три HEV равны одному BEV по эффекту снижения выбросов CO2". Toyota Times . 2021-09-08 . Получено 2021-11-10 .
  75. ^ Джансольдати, Марко; Ротарис, Лючия; Скоррано, Марианджела; Даниэлис, Ромео (март 2020 г.). «Влияет ли знание об электромобилях на выбор автомобиля? Данные из модели выбора гибрида». Исследования в области экономики транспорта . 80 : 100826. doi : 10.1016/j.retrec.2020.100826. hdl : 11368/2965242 . ISSN  0739-8859. S2CID  216309011.
  76. ^ «Снижают ли отходы производства гибридных автомобилей преимущества гибридов?». HowStuffWorks . 2010-12-06 . Получено 2020-04-04 .
  77. ^ ab Warner, John T. (2019), «Работа литий-ионных аккумуляторов», Lithium-Ion Battery Chemistries , Elsevier, стр. 43–77, doi : 10.1016/b978-0-12-814778-8.00003-x, ISBN 978-0-12-814778-8, S2CID  181737522
  78. ^ Влияние гибридного автомобильного аккумулятора на окружающую среду. (2008). Получено 9 декабря 2009 г. с сайта Hybridcars.com. Архивировано 17 декабря 2011 г. на Wayback Machine.
  79. ^ Гибридные автомобили. (2006). Получено 9 декабря 2009 г. из Hybrid Battery Toxicity, Hybridcars.com
  80. ^ «Как гибридные автомобили влияют на окружающую среду? | Physics 139 eck». 4 декабря 2012 г.
  81. ^ Гелани, С.; М. Морано (1980). «Врожденные аномалии при отравлении никелем у куриных эмбрионов». Архивы загрязнения окружающей среды и токсикологии . 9 (1). Springer: 17–22. Bibcode : 1980ArECT...9...17G. doi : 10.1007/bf01055496. PMID  7369783. S2CID  7631750./
  82. ^ Kasprzak, KS; Sunderman, FW; Salnikow, K (декабрь 2003 г.). "Никельный канцерогенез". Mutation Research/Fundamental and Molecular Mechanisms of Mutagenesis . 533 (1–2): 67–97. Bibcode : 2003MRFMM.533...67K. doi : 10.1016/j.mrfmmm.2003.08.021. PMID  14643413.
  83. ^ Данник Дж. К. и др. (ноябрь 1995 г.). «Сравнительные канцерогенные эффекты хронического воздействия субсульфида никеля, оксида никеля или гексагидрата сульфата никеля на легкие». Cancer Research . 55 (22): 5251–6. PMID  7585584.
  84. ^ "Глобальная емкость литий-ионных аккумуляторов может вырасти в пять раз к 2030 году - Wood Mackenzie". Reuters . 22 марта 2022 г.
  85. ^ «Генеральный директор Panasonic Energy поделился информацией о ячейках аккумуляторной батареи Tesla 4680».
  86. ^ «Tesla за 25 000 долларов? Новая батарея Panasonic снизит стоимость электромобилей». 11 марта 2022 г.
  87. ^ "Panasonic готовит новую батарею, которую Tesla рассматривает как ключ к электромобилям стоимостью 25 000 долларов". 14 марта 2022 г.
  88. ^ «Panasonic заявила, что разведывает площадки в США для нового завода по производству аккумуляторных батарей 4680».
  89. ^ Испытание жизненного цикла модулей аккумуляторных батарей электромобилей , SAE International, doi :10.4271/j2288_199701
  90. ^ Экологическая деятельность. (2009). Получено 1 декабря 2009 г. из Lithium-ion battery for Hybrid Electric Vehicles: Hitachi.com Архивировано 20 декабря 2009 г. на Wayback Machine
  91. ^ "Завод по переработке аккумуляторов". www.volkswagenag.com . 19 сентября 2023 г.
  92. ^ «BMW Group доведет уровень переработки аккумуляторов электромобилей до 96%».
  93. ^ «Audi и BMW объединяются с Umicore для переработки аккумуляторов электромобилей». 29 октября 2018 г.
  94. ^ «Mercedes-Benz построит завод по переработке аккумуляторов совместно с австралийской компанией Neometals». 14 марта 2022 г.
  95. ^ "Устойчивость". 26 сентября 2018 г.
  96. ^ «Правда о переработке литий-ионных аккумуляторов». 31 марта 2022 г.
  97. ^ «Пришло время серьезно заняться переработкой литий-ионных аккумуляторов».
  98. ^ «Большой нерешенный вопрос о литиевых батареях».
  99. ^ Йилмаз, М.; Крейн, П. Т. (май 2013 г.). «Обзор топологий зарядных устройств, уровней мощности зарядки и инфраструктуры для подключаемых электрических и гибридных транспортных средств». Труды IEEE по силовой электронике . 28 (5): 2151–2169. Bibcode : 2013ITPE...28.2151Y. doi : 10.1109/TPEL.2012.2212917. ISSN  0885-8993. S2CID  14359975.
  100. ^ "Подключаемые гибриды" . Получено 2015-05-30 .
  101. ^ Voelcker, John (4 сентября 2014 г.). «Использование аккумуляторов электромобилей: уже выше, чем общее потребление гибридов?». Green Car Reports . Получено 30 мая 2015 г.
  102. ^ abc Cox, C (2008). «Инновации в области редкоземельных металлов: тихий переход в Китай». Herndon, VA, US: The Anchor House. Архивировано из оригинала 21-04-2008 . Получено 18-03-2008 ./
  103. ^ ab Nishiyama, George (2007-11-08), Интервью: Япония призывает Китай ослабить поставки редких металлов, Reuters , получено 2013-04-30
  104. ^ Choruscars.com Архивировано 2011-07-08 в Wayback Machine . (PDF). Получено 2012-04-18.
  105. ^ Haxel, G; J. Hedrick; J. Orris (2002). «Редкоземельные элементы — критически важные ресурсы для высоких технологий» (PDF) . Информационный бюллетень USGS: 087-02 . Информационный бюллетень. Рестон, Вирджиния: Геологическая служба США: 12. Bibcode :2002usgs.rept...12H. doi : 10.3133/fs08702 . hdl :2027/uc1.31822030852149.
  106. ^ ab Lunn, J. (2006-10-03). "Great western minerals" (PDF) . Лондон. Архивировано из оригинала (PDF) 2013-06-04 . Получено 2013-04-30 . {{cite journal}}: Цитировать журнал требует |journal=( помощь )
  107. ^ Livergood, Reed CSIS.org Архивировано 12.02.2011 на Wayback Machine
  108. ^ "Обзор технологий гибридных автомобилей". www.green-vehicles.com . Получено 16.11.2015 .
  109. ^ Берман, Брэдли. «Внедрение изменений — по одному гибриду за раз». Business Perspectives Spring 2005: 30+. Academic OneFile. Web. 25 января 2014 г.
  110. ^ Эренфельд, Темма. «Зеленый или гринвошинг? Newsweek 14 июля 2008 г.: 56. Academic OneFile. Web. 25 января 2014 г.
  111. ^ Оттман, Жаклин А., Эдвин Р. Стаффорд и Кэти Л. Хартман. «Избегание близорукости зеленого маркетинга». Environment 48.5 (2006): 22,36,2. ProQuest. Web. 25 января 2014 г.
  112. ^ "Что такое самозаряжающийся гибрид?". DrivingElectric . Получено 17.04.2019 .
  113. ^ Корен, Майкл Дж. (2020-01-26). «Норвегия просит Toyota прекратить называть гибридные автомобили «самозарядящимися»». Quartz . Получено 2020-10-22 .
  114. ↑ Пятница, Стивен Он. (2012-04-06) IntegrityExports.com. IntegrityExports.com. Получено 2012-04-18.
  115. ^ Вторник, Стивен Он. (2012-04-10) IntegrityExports.com. IntegrityExports.com. Получено 2012-04-18.
  116. ^ Marketwatch.com. Marketwatch.com. Получено 18.04.2012.
  117. ^ Басс, Дейл. (2010-09-12) WSJ.com. Online.wsj.com. Получено 2012-04-18.
  118. ^ Motorauthority.com Архивировано 2010-11-08 на Wayback Machine . Motorauthority.com (2008-04-07). Получено 2012-04-18.
  119. ^ Credit-suisse.com. Emagazine.credit-suisse.com (2010-07-23). ​​Получено 2012-04-18.
  120. ^ AllianceBernstein, «Появление гибридных транспортных средств: прекращение удушающей хватки нефти на транспорте и экономике», июнь 2006 г. Calcars.org
  121. ^ Шах, Саурин Д. (2009). "2 Электрификация транспорта и вытеснение нефти". В Сандалоу, Дэвид (ред.). Подключаемые электрические транспортные средства: какова роль для Вашингтона . Институт Брукингса. ISBN 978-0-8157-0305-1. Получено 11 августа 2011 г.
  122. ^ Агентство по охране окружающей среды США (декабрь 2023 г.). «Отчет об автомобильных тенденциях Агентства по охране окружающей среды за 2023 год». www.epa.gov . OAR. стр. 57 . Получено 12 декабря 2023 г. .
  123. ^ "ЕС согласовал сделку по правилам выбросов автомобилей в 2020 году" . Получено 2015-05-30 .

Внешние ссылки