Подключаемый гибридный электромобиль ( PHEV ) или просто подключаемый гибрид — это тип гибридного электромобиля, оснащенного перезаряжаемым аккумуляторным блоком , который может быть напрямую пополнен через зарядный кабель , подключенный к внешнему источнику электроэнергии , в дополнение к внутренней зарядке с помощью его бортового генератора, работающего от двигателя внутреннего сгорания . В то время как PHEV в основном являются легковыми автомобилями , существуют также подключаемые гибридные варианты спортивных автомобилей , коммерческих автомобилей , фургонов , грузовых автомобилей , автобусов , поездов , мотоциклов , мопедов , военных транспортных средств и лодок. [6]
Подобно аккумуляторным электромобилям (BEV), подключаемые гибриды могут использовать централизованные генераторы возобновляемой энергии (например, солнечные , ветровые или гидроэлектрические ), чтобы быть в значительной степени без выбросов, или ископаемые электростанции, в этом случае они вытесняют выбросы парниковых газов из выхлопной трубы автомобиля на электростанцию . В отличие от обычных гибридных электромобилей (HEV), PHEV, как правило, имеют больший аккумуляторный блок, который можно заряжать (теоретически) из любого места с доступом к электросети , предлагая повышенную энергоэффективность и экономичность по сравнению с использованием исключительно бортового генератора. Кроме того, PHEV могут поддерживать более длительный и частый диапазон движения на полностью электрической тяге , а их электродвигатели часто имеют более высокую выходную мощность и крутящий момент , более отзывчивы при ускорении и в целом имеют более низкие эксплуатационные расходы . Хотя аккумуляторная батарея PHEV меньше, чем у полностью электрических транспортных средств того же веса, поскольку она должна вмещать двигатель внутреннего сгорания и гибридную трансмиссию , она обеспечивает дополнительную гибкость возврата к использованию своего бензинового / дизельного двигателя , подобно обычному HEV, если заряд батареи истощен. Эта функция помогает уменьшить беспокойство по поводу запаса хода , особенно в районах с недостаточной инфраструктурой для зарядки .
Массово производимые PHEV стали доступны публике в Китае и Соединенных Штатах с 2010 года, [7] [8] [9] с появлением Chevrolet Volt , который был самым продаваемым PHEV, пока его не превзошел Mitsubishi Outlander PHEV к концу производства Volt в 2019 году. [10] К 2021 году BYD Auto стала крупнейшим производителем подключаемых гибридных автомобилей в мире. По состоянию на май 2024 года [обновлять]совокупные продажи подключаемых гибридов BYD превысили 3,6 миллиона единиц. [11] Линейка внедорожников BYD Song DM внесла более 1,05 миллиона единиц. [12] [13] [2] [14]
По состоянию на декабрь 2019 года [обновлять]мировой парк PHEV составил 2,4 миллиона единиц, что составляет треть парка подключаемых электромобилей на дорогах мира. [15] По состоянию на декабрь 2019 года [обновлять]Китай имел самый большой в мире парк PHEV — 767 900 единиц, за ним следовали США — 567 740 единиц и Великобритания — 159 910 единиц. [15]
Запас хода подключаемого гибрида на электричестве обозначается как PHEV- [мили] или PHEV [километры] км, где число представляет расстояние, которое автомобиль может проехать только на энергии аккумулятора. Например, PHEV-20 может проехать 32 км (20 миль) без использования двигателя внутреннего сгорания, поэтому его также можно обозначить как PHEV32km. [16]
Для того, чтобы эти автомобили работали от аккумулятора, они проходят через процессы зарядки, использующие различные токи. Эти токи известны как переменный ток (AC), используемый для бортовых зарядных устройств, и постоянный ток (DC), используемый для внешней зарядки. [17]
Другие популярные термины, которые иногда используются для подключаемых гибридов, — это «гибриды, подключенные к сети», «гибридный электромобиль с опциональным бензиновым двигателем» (GO-HEV) или просто «гибриды с опциональным бензиновым двигателем». [18] [19] [20] GM называет свою подключаемую гибридную модель Chevrolet Volt «электромобилем с увеличенным запасом хода». [21] [22]
Lohner –Porsche Mixte Hybrid , выпущенный ещё в 1899 году, был первым гибридным электромобилем. [23] [24] Ранние гибриды можно было заряжать от внешнего источника перед эксплуатацией. Термин «подключаемый гибрид» стал обозначать гибридный автомобиль, который можно заряжать от стандартной электрической розетки. Термин «подключаемый гибридный электромобиль» был придуман профессором Калифорнийского университета в Дэвисе Эндрю Фрэнком , [25] которого называют «отцом современного подключаемого гибрида». [26] [27] [28]
В выпуске Popular Science за июль 1969 года была опубликована статья о подключаемом гибриде General Motors XP-883 . Концептуальный пригородный автомобиль имел шесть 12-вольтовых свинцово-кислотных аккумуляторов в багажнике и поперечно установленный электродвигатель постоянного тока, вращающий передний привод. Автомобиль можно было подключить к стандартной североамериканской розетке переменного тока на 120 вольт для подзарядки. [29]
В 2003 году Renault начала продавать Elect'road , гибридную версию своего популярного Kangoo , в Европе. В дополнение к двигателю, его можно было подключить к стандартной розетке и зарядить до 95% примерно за 4 часа. [30] После продажи около 500 автомобилей, в основном во Франции, Норвегии и Великобритании, Elect'road был переработан в 2007 году. [31]
С появлением гибридных автомобилей и ростом цен на бензин в Соединенных Штатах, начиная примерно с 2002 года, интерес к подключаемым гибридам возрос. [32] Некоторые подключаемые гибриды были конверсиями существующих гибридов; например, конверсия Prius CalCars 2004 года с добавлением свинцово-кислотных аккумуляторов и запасом хода до 15 км (9 миль) с использованием только электроэнергии. [33]
В 2006 году и Toyota , и General Motors объявили о планах по созданию подключаемых гибридов. [34] [35] Проект Saturn Vue компании GM был отменен, но подключаемый модуль Toyota был сертифицирован для использования на дорогах Японии в 2007 году. [36]
В 2007 году Quantum Technologies и Fisker Coachbuild , LLC объявили о создании совместного предприятия Fisker Automotive . [37] Fisker намеревался построить роскошный PHEV-50 стоимостью 80 000 долларов США, Fisker Karma , первоначально запланированный на конец 2009 года. [38]
В 2007 году Aptera Motors анонсировала свой двухместный автомобиль Typ-1 . Эта компания закрылась в декабре 2011 года. [39]
В 2007 году китайский производитель автомобилей BYD Auto, принадлежащий крупнейшему в Китае производителю аккумуляторов для мобильных телефонов, объявил, что представит производство седана PHEV-60 в Китае во второй половине 2008 года. BYD представил его в январе 2008 года на Североамериканском международном автосалоне в Детройте. Основанный на седане F6 среднего размера BYD, он использует батареи на основе литий-железо-фосфата (LiFePO 4 ) вместо литий-ионных и может быть заряжен до 70% емкости за 10 минут. [40]
В 2007 году Ford поставил первый Ford Escape Plug-in Hybrid из парка из 20 демонстрационных PHEV в Southern California Edison . [41] В рамках этой демонстрационной программы Ford также разработал первый гибридный внедорожник с гибким выбором топлива , который был поставлен в июне 2008 года. [42] Этот демонстрационный парк подключаемых модулей прошел полевые испытания с парками коммунальных компаний в США и Канаде, [43] и в течение первых двух лет с начала программы парк проехал более 75 000 миль. [44] В августе 2009 года Ford поставил первый Escape Plug-in, оснащенный интеллектуальной системой связи и управления транспортным средством (V2G), и Ford планирует оснастить все 21 подключаемый гибридный Escape технологией связи транспортным средством с сетью. [44] Продажи Escape PHEV были запланированы на 2012 год. [43]
14 января 2008 года Toyota объявила, что начнет продажи PHEV с литий-ионными аккумуляторами к 2010 году, [45] [46] но позднее в том же году Toyota заявила, что они будут предложены коммерческим автопаркам в 2009 году. [47]
27 марта Калифорнийский совет по воздушным ресурсам (CARB) изменил свои правила, требуя от автопроизводителей произвести 58 000 подключаемых гибридов в период с 2012 по 2014 год. [48] Это требование является востребованной альтернативой более раннему требованию о производстве 25 000 автомобилей с нулевым уровнем выбросов , что снижает это требование до 5 000. [49] 26 июня Volkswagen объявил, что они будут представлять производство подключаемых модулей на основе компактного Golf . Volkswagen использует термин «TwinDrive» для обозначения PHEV. [50] В сентябре сообщалось, что Mazda планирует PHEV. [51] 23 сентября Chrysler объявил, что они создали прототипы подключаемого модуля Jeep Wrangler и минивэна Chrysler Town and Country , оба PHEV-40 с серийными силовыми агрегатами, а также полностью электрический спортивный автомобиль Dodge, и сказал, что один из трех автомобилей пойдет в производство. [52] [53]
3 октября США приняли Закон об улучшении и расширении энергетики 2008 года . Законодательство предусматривало налоговые льготы при покупке подключаемых электромобилей с емкостью аккумулятора более 4 киловатт-часов. [54] [55] Федеральные налоговые льготы были расширены и изменены Американским законом о чистой энергии и безопасности 2009 года , но теперь емкость аккумулятора должна быть более 5 кВт-ч , а льгота прекращается после того, как автопроизводитель продаст не менее 200 000 автомобилей в США [56]
15 декабря 2008 года BYD Auto начала продавать свой F3DM в Китае , став первым серийным подключаемым гибридом, проданным в мире, хотя изначально он был доступен только для корпоративных и государственных клиентов. [59] [60] [61] Продажи для широкой публики начались в Шэньчжэне в марте 2010 года, [7] [8] но поскольку F3DM почти вдвое дороже автомобилей, работающих на обычном топливе, BYD ожидает субсидий от местного правительства, чтобы сделать подключаемый модуль доступным для частных покупателей. [7] Toyota протестировала 600 предсерийных Prius Plug-in в Европе и Северной Америке в 2009 и 2010 годах. [62] [63]
Volvo Cars построила две демонстрационные версии Volvo V70 Plug-in Hybrids в 2009 году, но не приступила к производству. Подключаемый гибрид V60 был выпущен в 2011 году и был доступен для продажи.
В октябре 2010 года Lotus Engineering представила Lotus CityCar , концепт-кар с подключаемым модулем, предназначенный для работы на этаноле или метаноле , а также на обычном бензине. [64] [65] Литиевый аккумулятор обеспечивает запас хода в 60 километров (37 миль) на полностью электрическом топливе, а 1,2-литровый двигатель с функцией гибкого топлива позволяет увеличить запас хода до более чем 500 километров (310 миль). [64] [65]
GM официально запустила Chevrolet Volt в США 30 ноября 2010 года, а розничные поставки начались в декабре 2010 года. [9] Его родной брат Opel/Vauxhall Ampera был запущен в Европе между концом 2011 и началом 2012 года. Первые поставки Fisker Karma состоялись в июле 2011 года, [66] а поставки розничным клиентам начались в ноябре 2011 года. Toyota Prius Plug-in Hybrid был выпущен в Японии в январе 2012 года, [67] а затем в США в феврале 2012 года. [68] Поставки Prius PHV в Европу начались в конце июня 2012 года. [69] Ford C-Max Energi был выпущен в США в октябре 2012 года, [70] Volvo V60 Plug-in Hybrid в Швеции к концу 2012 года. [71]
Honda Accord Plug-in Hybrid был выпущен на некоторые рынки США в январе 2013 года, [72] а Mitsubishi Outlander P-HEV в Японии в январе 2013 года, став первым подключаемым гибридом внедорожника на рынке. [73] Поставки Ford Fusion Energi начались в феврале 2013 года . [74] [75] BYD Auto прекратила производство своего BYD F3DM из-за низких продаж, [76] а его преемник, BYD Qin , начал продажи в Коста-Рике в ноябре 2013 года, а продажи в других странах Латинской Америки планировалось начать в 2014 году. [77] [78] [79] Поставки Qin начались в Китае в середине декабря 2013 года. [58]
Поставки розничным клиентам ограниченного выпуска суперкара McLaren P1 начались в Великобритании в октябре 2013 года, [80] а Porsche Panamera S E-Hybrid начали поставки в США в ноябре 2013 года. Первые розничные поставки Cadillac ELR состоялись в США в декабре 2013 года. [81] BMW i8 и ограниченный выпуск Volkswagen XL1 были выпущены для розничных клиентов в Германии в июне 2014 года. [82] [83] Porsche 918 Spyder также был выпущен в Европе и США в 2014 году. Первые единицы Audi A3 Sportback e-tron и Volkswagen Golf GTE были зарегистрированы в Германии в августе 2014 года. [84]
В декабре 2014 года BMW объявила, что группа планирует предложить подключаемые гибридные версии всех своих моделей основного бренда, используя технологию eDrive, разработанную для подключаемых автомобилей марки BMW i ( BMW i3 и BMW i8). Цель компании — использовать подключаемые технологии, чтобы продолжать предлагать высокопроизводительные автомобили, снижая выбросы CO2 ниже 100 г/км. На момент объявления автопроизводитель уже тестировал прототип подключаемого гибрида BMW 3 серии . [85] Первой моделью, доступной для розничной продажи, станет BMW X5 eDrive 2016 года , а серийная версия была представлена на Шанхайском автосалоне 2015 года . [86] Второе поколение Chevrolet Volt было представлено на Североамериканском международном автосалоне в январе 2015 года , [87] а розничные поставки начались в США и Канаде в октябре 2015 года. [88] [89]
В марте 2015 года Audi заявила, что планирует выпустить версию подключаемого гибрида для каждой серии моделей, и что они ожидают, что подключаемые гибриды, вместе с автомобилями на природном газе и системами привода на аккумуляторных батареях, внесут ключевой вклад в достижение компанией целевых показателей CO2 . Audi Q7 e-tron последует за уже представленным на рынке A3 e-tron. [90] Также в марте 2015 года Mercedes-Benz объявила, что основное внимание компании в отношении альтернативных приводов в ближайшие годы будет уделяться подключаемым гибридам. Автопроизводитель планирует представить 10 новых подключаемых гибридных моделей к 2017 году, а ее следующим релизом станет Mercedes-Benz C 350 e , второй подключаемый гибрид Mercedes после S 500 Plug-In Hybrid . [91] Другими подключаемыми гибридами, выпущенными в 2015 году, являются BYD Tang , Volkswagen Passat GTE , Volvo XC90 T8 и Hyundai Sonata PHEV .
В октябре 2015 года совокупные мировые продажи автомобилей семейства Volt/Ampera превысили отметку в 100 000 единиц. [92] К концу 2015 года с декабря 2008 года по всему миру было продано более 517 000 легальных для использования на шоссе подключаемых гибридных электромобилей, из которых более 1,25 миллиона проданных в мире малолитражных подключаемых электромобилей. [93] [94]
В феврале 2016 года BMW объявила о введении обозначения модели «iPerformance», которое будет присвоено всем подключаемым гибридным автомобилям BMW с июля 2016 года. Цель состоит в том, чтобы обеспечить видимый индикатор передачи технологий от BMW i к основному бренду BMW. Новое обозначение будет использоваться сначала на подключаемых гибридных вариантах нового BMW 7 серии , BMW 740e iPerformance , [95] и 3 серии , BMW 330e iPerformance . [96]
Компания Hyundai Motor Company официально представила линейку из трёх моделей Hyundai Ioniq на Женевском автосалоне 2016 года . [97] Семейство электромобилей Ioniq включает в себя Ioniq Plug-in , который, как ожидается, будет экономить топливо в 125 миль на галлон (27 кВт⋅ч/100 миль; 16,8 кВт⋅ч/100 км) в полностью электрическом режиме. [98] Ioniq Plug-in планируется выпустить в США в четвёртом квартале 2017 года. [99]
Второе поколение подключаемого гибрида Prius, называемое Prius Prime в США и Prius PHV в Японии, [100] было представлено на Нью-Йоркском международном автосалоне 2016 года . Розничные поставки Prius Prime начались в США в ноябре 2016 года, [101] а его выход в Японии запланирован на конец 2016 года. [100] [102] Prime имеет оцененный EPA полностью электрический запас хода 25 миль (40 км), что более чем в два раза превышает запас хода модели первого поколения, и оцененную EPA экономию топлива 133 миль на галлон (25,3 кВт⋅ч/100 миль) в полностью электрическом режиме (режим EV), самый высокий рейтинг MPGe в режиме EV среди всех транспортных средств, оцененных EPA. [103] [104] В отличие от своего предшественника, Prime работает полностью на электричестве в режиме EV. [105] Мировые продажи Mitsubishi Outlander PHEV превысили отметку в 100 000 единиц в марте 2016 года. [106] [107] Продажи BYD Qin в Китае достигли отметки в 50 000 единиц в апреле 2016 года, став четвертым подключаемым гибридом, преодолевшим эту отметку. [108]
В июне 2016 года Nissan объявил, что представит компактный автомобиль с увеличенным запасом хода в Японии до марта 2017 года. Серийный подключаемый гибрид будет использовать новую гибридную систему, получившую название e-Power, которая дебютировала с концептуальным кроссовером Nissan Gripz, представленным на Франкфуртском автосалоне 2015 года . [109]
В январе 2016 года Chrysler дебютировал со своим подключаемым гибридным минивэном Chrysler Pacifica Hybrid с запасом хода только на электричестве, по оценкам Агентства по охране окружающей среды, 48 км (30 миль). [110] Это был первый гибридный минивэн любого типа. Впервые он был продан в Соединенных Штатах, Канаде и Мексике в 2017 году.
В декабре 2017 года Honda начала розничные поставки Honda Clarity Plug-In Hybrid в США и Канаде с запасом хода только на электричестве, оцененным EPA, в 76 км (47 миль). [111]
В 2013 году Volkswagen начал производство Volkswagen XL1 , двухместного дизельного гибридного автомобиля ограниченной серии, рассчитанного на скорость 100 км/л (280 миль на галлон -imp ; 235 миль на галлон -US ) на дизельном топливе, оставаясь при этом пригодным для эксплуатации и практичным. Модель оснащена двухцилиндровым турбодизелем TDI объемом 800 куб. см (49 куб. дюймов) с общей топливной магистралью мощностью 35 кВт (47 л. с.) и электродвигателем мощностью 20 кВт (27 л. с.). Модель уникальна тем, что является одним из немногих серийно выпускаемых дизельных гибридных автомобилей с подключаемым модулем и одним из единственных серийно выпускаемых дизельных гибридных автомобилей в целом. [112] [113] [114]
PHEV основаны на тех же трех основных архитектурах силовых агрегатов обычных гибридов; последовательный гибрид приводится в движение только электродвигателями, параллельный гибрид приводится в движение как двигателем внутреннего сгорания, так и электродвигателями, работающими одновременно, а последовательно-параллельный гибрид работает в обоих режимах. В то время как обычный гибридный автомобиль заряжает свою батарею только от двигателя, подключаемый гибрид может получать значительное количество энергии, необходимой для подзарядки батареи, из внешних источников. [ необходима цитата ]
Они содержат две различные системы рекуперации энергии.
Mercedes -AMG ONE — это подключаемый двойной гибрид .
Mercedes -Benz C-Class (W206) и Mercedes C254/X254 также имеют электрический турбонагнетатель / MGU-H . [115] [116]
Зарядное устройство может быть встроенным или внешним по отношению к транспортному средству. Процесс для встроенного зарядного устройства лучше всего объяснить как преобразование переменного тока в постоянный, в результате чего аккумулятор заряжается. [17] Встроенные зарядные устройства ограничены по мощности своим весом и размером, а также ограниченной емкостью розеток переменного тока общего назначения. Выделенные внешние зарядные устройства могут быть настолько большими и мощными, насколько может себе позволить пользователь, но требуют возврата к зарядному устройству; высокоскоростные зарядные устройства могут использоваться совместно несколькими транспортными средствами.
Использование инвертора электродвигателя позволяет обмоткам двигателя действовать как катушки трансформатора, а существующему высокомощному инвертору как зарядному устройству переменного тока в постоянный ток. Поскольку эти компоненты уже требуются в автомобиле и рассчитаны на любую практическую мощность, их можно использовать для создания очень мощного бортового зарядного устройства без существенного увеличения веса или размера. AC Propulsion использует этот метод зарядки, называемый «восстановительной зарядкой». [117]
Подключаемый гибрид работает в режимах истощения заряда и поддержания заряда . Комбинации этих двух режимов называются смешанным режимом или смешанным режимом. Эти транспортные средства могут быть спроектированы для движения на увеличенный диапазон в полностью электрическом режиме , либо только на низких скоростях, либо на всех скоростях. Эти режимы управляют стратегией разряда аккумулятора транспортного средства, и их использование напрямую влияет на размер и тип требуемого аккумулятора: [118]
Режим истощения заряда позволяет полностью заряженному PHEV работать исключительно (или в зависимости от транспортного средства, почти исключительно, за исключением времени резкого ускорения) на электроэнергии до тех пор, пока уровень заряда его батареи не будет истощен до заданного уровня, после чего включатся двигатель внутреннего сгорания или топливный элемент транспортного средства. Этот период составляет полностью электрический запас хода транспортного средства. Это единственный режим, в котором может работать аккумуляторный электромобиль , отсюда и его ограниченный запас хода. [119]
Смешанный режим описывает поездку с использованием комбинации нескольких режимов. Например, автомобиль может начать поездку в режиме истощения заряда на низкой скорости, затем выехать на автостраду и работать в смешанном режиме. Водитель может съехать с автострады и ехать без двигателя внутреннего сгорания, пока полностью электрический запас хода не будет исчерпан. Автомобиль может вернуться в режим поддержания заряда, пока не будет достигнут конечный пункт назначения. Это контрастирует с поездкой с истощением заряда, которая будет осуществляться в пределах полностью электрического запаса хода PHEV.
Большинство PHEV также имеют два дополнительных режима поддержания заряда:
Battery Hold ; электродвигатель заблокирован, и транспортное средство работает исключительно на энергии сгорания, так что весь оставшийся в аккумуляторе заряд сохраняется для повторного включения смешанного режима или полностью электрического режима, в то время как рекуперативное торможение будет по-прежнему доступно для повышения заряда аккумулятора. На некоторых PHEV-автомобилях службы транспортного средства, использующие тяговую батарею (например, отопление и кондиционирование воздуха), переводятся в режим низкого энергопотребления для дальнейшего сохранения оставшегося заряда аккумулятора. Блокировка электродвигателя автоматически отменяется (при разрешении зарядки), если требуется полное ускорение.
Self Charge ; якорь электродвигателя соединен с трансмиссией, но подключен к аккумулятору, так что он работает как генератор и, следовательно, подзаряжает аккумулятор, пока автомобиль находится в движении, хотя это происходит за счет более высокого расхода топлива, поскольку двигатель внутреннего сгорания должен и питать сам автомобиль, и заряжать аккумулятор. Это полезно для «зарядки на ходу», когда места для подключения автомобиля ограничены.
Оптимальный размер батареи варьируется в зависимости от того, является ли целью снижение расхода топлива, эксплуатационных расходов или выбросов, но исследование 2009 года [120] пришло к выводу, что «Лучший выбор емкости батареи PHEV в решающей степени зависит от расстояния, которое транспортное средство будет проезжать между зарядками. Наши результаты показывают, что для городских условий вождения и частых зарядок каждые 10 миль или реже, PHEV малой емкости с AER (полностью электрический запас хода) около 7 миль будет надежным выбором для минимизации потребления бензина, стоимости и выбросов парниковых газов. При менее частой зарядке, каждые 20–100 миль, PHEV выделяют меньше парниковых газов, но HEV более экономически эффективны».
PHEV обычно требуют более глубоких циклов зарядки и разрядки аккумулятора , чем обычные гибриды. Поскольку количество полных циклов влияет на срок службы аккумулятора, оно может быть меньше, чем в традиционных HEV, которые не разряжают свои аккумуляторы так полно. Тем не менее, некоторые авторы утверждают, что PHEV скоро станут стандартом в автомобильной промышленности. [121] Необходимо решить проблемы конструкции и компромиссы между сроком службы аккумулятора, емкостью, рассеиванием тепла, весом, стоимостью и безопасностью. [122] Разрабатывается передовая технология аккумуляторов, обещающая большую плотность энергии как по массе, так и по объему, [123] и ожидается, что ожидаемый срок службы аккумулятора увеличится. [124]
Катоды некоторых литий-ионных аккумуляторов начала 2007 года изготовлены из оксида металла лития-кобальта. Этот материал дорогой, и ячейки, изготовленные с его использованием, могут выделять кислород при перезарядке. Если кобальт заменить фосфатами железа , ячейки не будут гореть или выделять кислород при любом заряде. При ценах на бензин и электроэнергию начала 2007 года точка безубыточности достигается через шесть-десять лет эксплуатации. Срок окупаемости может быть больше для подключаемых гибридов из-за их более крупных и дорогих батарей. [125]
Никель-металл-гидридные и литий-ионные аккумуляторы могут быть переработаны; например, у Toyota есть программа переработки, в рамках которой дилерам выплачивается кредит в размере 200 долларов США за каждую возвращенную батарею. [126] Однако подключаемые гибриды обычно используют более крупные аккумуляторные блоки, чем сопоставимые обычные гибриды, и, таким образом, требуют больше ресурсов. Pacific Gas and Electric Company (PG&E) предположила, что коммунальные службы могли бы закупать использованные батареи для резервного копирования и выравнивания нагрузки. Они заявляют, что, хотя эти использованные батареи могут больше не использоваться в транспортных средствах, их остаточная емкость все еще имеет значительную ценность. [127] Совсем недавно General Motors (GM) заявила, что к ней «обратились коммунальные службы, заинтересованные в использовании переработанных батарей Volt в качестве системы хранения энергии, вторичного рынка, который мог бы снизить стоимость Volt и других подключаемых транспортных средств для потребителей». [128]
Ультраконденсаторы (или «суперконденсаторы») используются в некоторых подключаемых гибридах, таких как концептуальный прототип AFS Trinity , для хранения быстродоступной энергии с высокой плотностью мощности , чтобы поддерживать батареи в безопасных пределах резистивного нагрева и продлевать срок их службы. [129] [130] UltraBattery от CSIRO объединяет суперконденсатор и свинцово-кислотную батарею в одном устройстве, создавая гибридную автомобильную батарею, которая служит дольше, стоит дешевле и является более мощной, чем современные технологии, используемые в подключаемых гибридных электромобилях (PHEV). [131]
Есть несколько компаний, которые переоборудуют негибридные автомобили, работающие на ископаемом топливе , в подключаемые гибриды: [132] [133]
Послепродажное преобразование существующего серийного гибрида в подключаемый гибрид [134] обычно включает в себя увеличение емкости аккумуляторной батареи транспортного средства и добавление бортового зарядного устройства переменного тока в постоянный ток. В идеале программное обеспечение силовой установки транспортного средства должно быть перепрограммировано для полного использования дополнительной емкости аккумуляторной батареи и выходной мощности.
Многие ранние гибридные электромобили с подключаемым модулем были основаны на Toyota Prius . [135] Некоторые из систем включали замену оригинального NiMH аккумулятора автомобиля и его электронного блока управления. Другие добавляют дополнительный аккумулятор обратно к оригинальному аккумулятору. [136]
В последние годы спрос на полностью электрические автомобили, особенно на рынке США, был обусловлен государственными стимулами через субсидии, лоббистов и налоги. [137] В частности, американские продажи Nissan Leaf зависели от щедрых стимулов и особого отношения в штате Джорджия , самом продаваемом рынке Leaf. [138] Согласно международным исследованиям рынка, 60% респондентов считают, что запас хода на аккумуляторе менее 160 км (99 миль) неприемлем, хотя только 2% проезжают больше этого расстояния в день. [139] Среди популярных современных полностью электрических автомобилей только Tesla (с самой дорогой версией Model S , предлагающей запас хода 265 миль (426 км) в 5-цикловом тесте Агентства по охране окружающей среды США ) значительно превышает этот порог. В 2021 году для модельного года 2022 года Nissan Leaf имеет номинальный запас хода EPA 212 миль (341 км) для модели 60 кВт·ч.
Подключаемые гибриды обеспечивают расширенный диапазон и потенциал для дозаправки обычных гибридов, позволяя водителям использовать электроэнергию батареи, по крайней мере, значительную часть их типичной ежедневной езды. Средняя поездка на работу или с работы в Соединенных Штатах в 2009 году составила 11,8 миль (19,0 км), [140] в то время как среднее расстояние, пройденное на работу в Англии и Уэльсе в 2011 году, было немного меньше и составляло 9,3 мили (15 км). [141] Поскольку создание PHEV с более длительным полностью электрическим диапазоном увеличивает вес и стоимость, а также уменьшает грузовое и/или пассажирское пространство, не существует определенного оптимального полностью электрического диапазона. Прилагаемый график показывает наблюдаемый полностью электрический диапазон в милях для четырех популярных подключаемых гибридов на рынке США, протестированный журналом Popular Mechanics . [142]
Ключевым параметром дизайна Chevrolet Volt был целевой показатель в 40 миль (64 км) для полностью электрического диапазона, выбранный для сохранения небольшого размера батареи и снижения затрат, и в основном потому, что исследования показали, что 78% ежедневных пассажиров в США проезжают 40 миль (64 км) или меньше. Этот целевой показатель позволил бы совершать большую часть поездок на электричестве, и было сделано предположение, что зарядка будет происходить дома ночью. Это требование было переведено с использованием литий-ионного аккумулятора с емкостью хранения энергии 16 кВт·ч, учитывая, что аккумулятор будет использоваться до тех пор, пока состояние заряда (SOC) аккумулятора не достигнет 30%. [143] [144]
В октябре 2014 года General Motors сообщила, основываясь на данных, собранных с помощью ее телематической системы OnStar с начала поставок Volt, и проехав более 1 миллиарда миль (1,6 миллиарда км), что владельцы Volt совершают около 62,5% своих поездок в полностью электрическом режиме . [145] В мае 2016 года Ford сообщила, основываясь на данных, собранных с более чем 610 миллионов миль (976 миллионов км), зарегистрированных ее электрифицированными транспортными средствами с помощью своей телематической системы, что водители этих транспортных средств проезжают в среднем 13 500 миль (21 700 км) в год на своих транспортных средствах, причем около половины этих миль проезжают в полностью электрическом режиме. Разбивка этих цифр показывает, что среднее ежедневное расстояние, которое проезжает 42 мили (68 км) для водителей подключаемых гибридных автомобилей Ford Energi. Ford отмечает, что с расширенным электрическим диапазоном модели 2017 модельного года среднестатистический пассажир Fusion Energi может проехать целый день без бензина, если автомобиль полностью заряжен как перед выездом на работу, так и перед выездом домой. По данным Ford, в настоящее время большинство клиентов, вероятно, заряжают свои автомобили только дома. [146]
В ежегодном отчете Агентства по охране окружающей среды за 2015 год « Технологии малотоннажных автомобилей, выбросы углекислого газа и тенденции экономии топлива » приводятся следующие коэффициенты полезности для подключаемых гибридов 2015 модельного года, отражающие процент миль, которые среднестатистический водитель будет проезжать на электричестве, как в чисто электрическом, так и в смешанном режиме: 83% для BMW i3 REx , 66% для Chevrolet Volt, 45% для моделей Ford Energi , 43% для McLaren P1 , 37% для BMW i8 и 29% для Toyota Prius PHV . [147] Анализ, проведенный в 2014 году Национальной лабораторией Айдахо с использованием выборки из 21 600 полностью электрических автомобилей и подключаемых гибридов, показал, что владельцы Volt проезжали в среднем 9 112 миль в полностью электрическом режиме (e-miles) в год, в то время как владельцы Leaf проезжали 9 697 e-miles в год, несмотря на меньший полностью электрический запас хода Volt, примерно в два раза меньше, чем у Leaf. [148]
Подключаемые гибриды могут быть даже более эффективными, чем обычные гибриды, поскольку более ограниченное использование двигателя внутреннего сгорания PHEV может позволить использовать двигатель ближе к его максимальной эффективности. В то время как Toyota Prius , вероятно, преобразует топливо в движущую энергию в среднем с эффективностью около 30% (значительно ниже пиковой эффективности двигателя в 38%), двигатель PHEV-70, вероятно, будет работать гораздо чаще вблизи своей пиковой эффективности, поскольку батареи могут обслуживать скромные потребности в энергии в то время, когда двигатель внутреннего сгорания будет вынужден работать значительно ниже своей пиковой эффективности. [119] Фактическая достигаемая эффективность зависит от потерь от выработки электроэнергии, инверсии, зарядки/разрядки батареи, контроллера двигателя и самого двигателя, способа использования транспортного средства (его рабочего цикла ) и возможностей подзарядки путем подключения к электросети.
Каждый киловатт-час используемой емкости батареи будет вытеснять до 50 галлонов США (190 л; 42 имп галлона) нефтяного топлива в год ( бензина или дизельного топлива ). [149] Кроме того, электричество имеет несколько источников и, как следствие, обеспечивает наибольшую степень энергетической устойчивости . [150]
Фактическая экономия топлива для PHEV зависит от режимов работы их силовой установки, полностью электрического запаса хода и количества поездок между зарядками. Если бензин не используется, мили на галлон бензинового эквивалента (MPG-e) зависят только от эффективности электрической системы. Первый серийный PHEV, доступный на рынке США, Chevrolet Volt 2011 года с запасом хода на электротяге по оценкам Агентства по охране окружающей среды в 35 миль (56 км) и дополнительным увеличенным запасом хода только на бензине в 344 мили (554 км), имеет расход топлива EPA в смешанном цикле город/трасса 93 миль на галлон в полностью электрическом режиме и 37 миль на галлон США (6,4 л/100 км; 44 мили на галлон имп ) в режиме только на бензине, что в целом обеспечивает комбинированный расход топлива в газо-электрическом эквиваленте 60 миль на галлон США (3,9 л/100 км; 72 мили на галлон имп ) (MPG-e). [151] [152] Агентство по охране окружающей среды также включило в маркировку топливной экономичности Volt таблицу, показывающую топливную экономичность и потребляемую электроэнергию для пяти различных сценариев: 30, 45, 60 и 75 миль (121 км) пробега между полной зарядкой и сценарий без зарядки. [152] Согласно этой таблице, топливная экономичность достигает 168 миль на галлон США (1,40 л/100 км; 202 миль на галлон имп ) в эквиваленте (MPG-e) при пробеге 45 миль (72 км) между полной зарядкой. [151]
Для более полной маркировки экономии топлива и экологии , которая станет обязательной в США, начиная с модельного года 2013, Национальная администрация безопасности дорожного движения (NHTSA) и Агентство по охране окружающей среды (EPA) выпустили две отдельные маркировки экономии топлива для подключаемых гибридов из-за сложности их конструкции, поскольку PHEVS могут работать в двух или трех режимах работы: полностью электрическом, смешанном и только на бензине. [153] [154] Одна маркировка предназначена для последовательного гибрида или электромобиля с увеличенным запасом хода (например, Chevy Volt) с полностью электрическим и только на бензине режимами; а вторая маркировка — для смешанного режима или последовательно-параллельного гибрида , который включает комбинацию работы на бензине и подключаемом электричестве; и только на бензине, как у обычного гибридного автомобиля. [153] [154]
Общество инженеров-автомобилестроителей (SAE) разработало свою рекомендуемую практику в 1999 году для тестирования и отчетности по экономии топлива гибридных автомобилей и включило формулировку для рассмотрения PHEV. Комитет SAE в настоящее время работает над пересмотром процедур тестирования и отчетности по экономии топлива PHEV. [155] Торонтский атмосферный фонд протестировал десять модернизированных подключаемых гибридных автомобилей, которые достигли среднего показателя 5,8 литров на 100 километров или 40,6 миль на галлон в течение шести месяцев в 2008 году, что было сочтено ниже потенциала технологии. [156]
В реальных испытаниях с участием обычных водителей некоторые Prius PHEV-конверсии могут не достигать намного лучшей экономии топлива, чем HEV. Например, парк подключаемых Prius, каждый с 30-мильным (48 км) полностью электрическим запасом хода, в среднем показал всего 51 милю на галлон США (4,6 л/100 км; 61 миля на галлон имп ) в 17 000-мильном (27 000 км) тесте в Сиэтле, [157] и аналогичные результаты с теми же типами моделей аккумуляторов-конверсий в инициативе Google RechargeIT . Более того, дополнительный аккумуляторный блок стоит 10 000–11 000 долларов США . [158] [159]
Исследование, опубликованное в 2014 году исследователями из Университета Ламара , Университета штата Айова и Национальной лаборатории Оук-Ридж, сравнило эксплуатационные расходы PHEV с различным запасом хода (10, 20, 30 и 40 миль) с обычными бензиновыми автомобилями и не подключаемыми гибридно-электрическими автомобилями (HEV) для разных сроков окупаемости, учитывая разные уровни развертывания инфраструктуры зарядки и цены на бензин. Исследование пришло к выводу, что: [160]
Недостатки PHEV включают дополнительную стоимость, вес и размер более крупного аккумуляторного блока . Согласно исследованию Национального исследовательского совета 2010 года , стоимость литий-ионного аккумуляторного блока составляет около 1700 долларов США / кВт·ч полезной энергии, и учитывая, что PHEV-10 требует около 2,0 кВт·ч, а PHEV-40 около 8 кВт·ч, предполагаемая стоимость производителя аккумуляторного блока для PHEV-10 составляет около 3000 долларов США и доходит до 14 000 долларов США для PHEV-40. [161] [162] Согласно тому же исследованию, даже несмотря на то, что ожидается снижение затрат на 35% к 2020 году, ожидается, что проникновение на рынок будет медленным, и поэтому PHEV, как ожидается, не окажут значительного влияния на потребление нефти или выбросы углерода до 2030 года, если только не произойдет фундаментальный прорыв в технологиях аккумуляторов. [161] [162] [163]
Согласно исследованию NRC 2010 года, хотя миля, пройденная на электричестве, дешевле, чем миля, пройденная на бензине, экономии топлива за весь срок службы недостаточно, чтобы компенсировать высокие первоначальные затраты на подключаемые модули, и потребуются десятилетия, прежде чем будет достигнута точка безубыточности. [163] Кроме того, для быстрого проникновения на рынок подключаемых модулей в США, вероятно, потребуются сотни миллиардов долларов государственных субсидий и стимулов [162] [163]
Исследование Американского совета по энергоэффективной экономике, проведенное в 2013 году , показало, что стоимость аккумуляторов снизилась с 1300 долларов США за киловатт-час в 2007 году до 500 долларов США за киловатт-час в 2012 году. Министерство энергетики США установило целевые показатели стоимости для спонсируемых им исследований аккумуляторов в размере 300 долларов США за киловатт-час в 2015 году и 125 долларов США за киловатт-час к 2022 году. Снижение затрат за счет достижений в области технологий аккумуляторов и более высоких объемов производства позволит подключаемым электромобилям стать более конкурентоспособными по сравнению с обычными автомобилями с двигателем внутреннего сгорания. [165]
Исследование, опубликованное в 2011 году Центром Белфера Гарвардского университета , показало, что экономия на расходах на бензин для PHEV в течение срока службы транспортных средств не компенсирует их более высокую закупочную цену. Этот вывод был оценен путем сравнения их чистой приведенной стоимости за срок службы с расходами на покупку и эксплуатацию в 2010 году для рынка США и при условии отсутствия государственных субсидий . [166] [167] Согласно оценкам исследования, PHEV-40 на 5377 долларов США дороже, чем обычный двигатель внутреннего сгорания, в то время как аккумуляторный электромобиль (BEV) на 4819 долларов США дороже. Исследование также рассмотрело, как этот баланс изменится в течение следующих 10–20 лет, предполагая, что стоимость аккумуляторов снизится, а цены на бензин вырастут. В рамках рассматриваемых будущих сценариев исследование показало, что BEV будут значительно дешевле обычных автомобилей ( на 1155–7181 долл . США дешевле), в то время как PHEV будут дороже BEV почти во всех сравнительных сценариях и только в сценарии с очень низкой стоимостью аккумулятора и высокими ценами на бензин дешевле обычных автомобилей. BEV проще в сборке и не используют жидкое топливо, в то время как PHEV имеют более сложные силовые агрегаты и по-прежнему имеют двигатели, работающие на бензине. [166]
Ожидается, что в некоторых районах с принятием PHEV произойдет увеличение загрязнения , но в большинстве районов оно снизится. [168] Исследование ACEEE прогнозирует, что широкое использование PHEV в районах, сильно зависящих от угля, приведет к увеличению местных чистых выбросов диоксида серы и ртути , учитывая уровни выбросов от большинства угольных электростанций, которые в настоящее время поставляют электроэнергию в сеть. [169] Хотя чистые угольные технологии могут создать электростанции, которые поставляют электроэнергию в сеть из угля, не выбрасывая значительного количества таких загрязняющих веществ, более высокая стоимость применения этих технологий может увеличить цену электроэнергии, вырабатываемой с помощью угля. Чистый эффект на загрязнение зависит от источника топлива в электрической сети (например, ископаемое или возобновляемое) и профиля загрязнения самих электростанций. Выявление, регулирование и модернизация одного точечного источника загрязнения, такого как электростанция, или полная замена станции также могут быть более практичными. С точки зрения здоровья человека, перемещение загрязнения за пределы крупных городских территорий может считаться значительным преимуществом. [170]
Согласно исследованию Национальной академии наук, проведенному в 2009 году, «Электромобили и подключаемые к сети гибридные автомобили показали несколько более высокий неклиматический ущерб, чем многие другие технологии». [171] Эффективность подключаемых гибридов также зависит от общей эффективности передачи электроэнергии . Потери при передаче и распределении в США оценивались в 7,2% в 1995 году [172] и 6,5% в 2007 году . [173] Согласно анализу жизненного цикла выбросов загрязняющих веществ в атмосферу, транспортные средства, работающие на природном газе, в настоящее время являются самыми низкоэмиссионными [ требуется ссылка ] .
Дополнительное потребление электроэнергии для подзарядки подключаемых транспортных средств может подтолкнуть многие домохозяйства в районах, где нет тарифов вне пикового периода, к более высокому ценовому уровню и свести на нет финансовые выгоды. [174] Клиенты, пользующиеся такими тарифами, могли бы увидеть значительную экономию, внимательно следя за тем, когда заряжается транспортное средство, например, используя таймер для ограничения зарядки вне пиковых часов. Таким образом, точное сравнение выгоды требует, чтобы каждое домохозяйство оценило свой текущий уровень потребления электроэнергии и тарифы, сопоставив их со стоимостью бензина и фактическими наблюдаемыми эксплуатационными расходами на эксплуатацию транспортного средства в электрическом режиме.
Влияние PHEV на выбросы парниковых газов является сложным. Гибридные автомобили с подключаемым модулем, работающие в полностью электрическом режиме, не выбрасывают вредных загрязняющих веществ из выхлопных труб от бортового источника питания. Выгода от чистого воздуха обычно локальна, поскольку в зависимости от источника электроэнергии, используемой для подзарядки батарей, выбросы загрязняющих веществ в воздух смещаются в место расположения генерирующих установок. [175] Точно так же PHEV не выбрасывают парниковые газы из бортового источника питания, но с точки зрения оценки «от скважины до колеса» степень выгоды также зависит от топлива и технологии, используемых для выработки электроэнергии . С точки зрения анализа полного жизненного цикла , электричество, используемое для подзарядки батарей, должно вырабатываться из источников с нулевым уровнем выбросов, таких как возобновляемые источники (например, энергия ветра , солнечная энергия или гидроэлектроэнергия ) или ядерная энергия , чтобы у PEV практически не было или было нулевых выбросов «от скважины до колеса». [175] [176] С другой стороны, когда электромобили заряжаются от угольных электростанций, они обычно производят немного больше выбросов парниковых газов, чем транспортные средства с двигателем внутреннего сгорания . [175] В случае подключаемого гибридного электромобиля при работе в гибридном режиме с помощью двигателя внутреннего сгорания выбросы выхлопных газов и парниковые выбросы ниже по сравнению с обычными автомобилями из-за их более высокой топливной экономичности . [176]
В 2009 году исследователи из Аргоннской национальной лаборатории адаптировали свою модель GREET для проведения полного анализа «от скважины до колес» (WTW) энергопотребления и выбросов парниковых газов (ПГ) подключаемых гибридных электромобилей для нескольких сценариев, учитывая различные виды бортового топлива и различные источники генерации электроэнергии для подзарядки аккумуляторов транспортного средства. Для анализа были выбраны три региона США: Калифорния , Нью-Йорк и Иллинойс , поскольку эти регионы включают в себя крупные мегаполисы со значительными различиями в их энергогенерирующих смесях. Результаты анализа полного цикла были также представлены для смесей генерации в США и возобновляемой электроэнергии для изучения случаев средних и чистых смесей соответственно [177] Это исследование 2009 года показало широкий разброс использования нефти и выбросов парниковых газов среди различных технологий производства топлива и смесей генерации сети. В следующей таблице суммированы основные результаты: [177]
Исследование Argonne показало, что PHEVs предлагают сокращение использования нефтяной энергии по сравнению с обычными гибридными электромобилями. Больше экономии нефтяной энергии, а также больше сокращений выбросов ПГ были реализованы по мере увеличения чисто электрического диапазона, за исключением случаев, когда электричество, используемое для подзарядки, доминировало за счет угля или мазута. Как и ожидалось, электричество из возобновляемых источников дало наибольшее сокращение использования нефтяной энергии и выбросов ПГ для всех PHEV по мере увеличения чисто электрического диапазона. Исследование также пришло к выводу, что подключаемые транспортные средства, которые используют топливо на основе биомассы (биомасса-E85 и -водород), могут не реализовать преимущества выбросов ПГ по сравнению с обычными гибридами, если в производстве электроэнергии преобладают ископаемые источники. [177]
Исследование, проведенное в 2008 году исследователями из Национальной лаборатории Оук-Ридж, проанализировало использование нефти и выбросы парниковых газов (ПГ) подключаемых гибридов по сравнению с гибридными электромобилями при нескольких сценариях на 2020 и 2030 годы. [180] В исследовании рассматривался состав источников энергии для 13 регионов США, которые будут использоваться во время подзарядки транспортных средств, как правило, сочетание угля, природного газа и ядерной энергии, и в меньшей степени возобновляемой энергии. [180] [181] Исследование, проведенное в 2010 году в Аргоннской национальной лаборатории, пришло к аналогичным выводам, заключив, что PHEV сократят потребление нефти, но могут производить очень разные выбросы парниковых газов для каждого региона в зависимости от состава энергии, используемого для выработки электроэнергии для подзарядки подключаемых гибридов. [182] [183]
В октябре 2014 года Агентство по охране окружающей среды США опубликовало выпуск 2014 года своего ежегодного отчета « Технологии малотоннажной автомобильной промышленности, выбросы углекислого газа и тенденции экономии топлива» . Впервые в отчете представлен анализ влияния транспортных средств на альтернативном топливе , с акцентом на подключаемые электромобили , поскольку по мере того, как их доля на рынке приближается к 1%, электромобили начали оказывать измеримое влияние на общую экономию топлива и выбросы CO2 для новых транспортных средств в США . [184] [185]
Отчет EPA включал анализ 12 полностью электрических легковых автомобилей и 10 подключаемых гибридов, доступных на рынке в качестве модельного ряда 2014 года. Для точной оценки выбросов анализ учитывал различия в работе между такими PHEV, как Chevrolet Volt, которые могут работать в полностью электрическом режиме без использования бензина, и теми, которые работают в смешанном режиме, как Toyota Prius PHV , который использует как энергию, накопленную в аккумуляторе, так и энергию из бензобака для движения автомобиля, но который может обеспечить существенное полностью электрическое вождение в смешанном режиме. Кроме того, поскольку полностью электрический запас хода подключаемых гибридов зависит от размера аккумуляторной батареи, анализ ввел коэффициент полезности как проекцию, в среднем, процента миль, которые будет проезжать на электричестве (только в электрическом и смешанном режимах) среднестатистическим водителем. В следующей таблице показана общая экономия топлива электромобиля/гибрида, выраженная в милях на галлон бензинового эквивалента (mpg-e), и фактор полезности для десяти подключаемых гибридов MY2014, доступных на рынке США. В исследовании использовался фактор полезности (поскольку в чистом режиме электромобиля нет выбросов выхлопных газов) и наилучшая оценка EPA выбросов CO 2 выхлопных газов, производимых этими транспортными средствами в реальных условиях эксплуатации в городе и на шоссе на основе методологии маркировки EPA 5-циклов с использованием взвешенного 55% движения по городу/45% движения по шоссе. Результаты показаны в следующей таблице. [184]
Кроме того, EPA учло выбросы CO2 вверх по течению, связанные с производством и распределением электроэнергии, необходимой для зарядки PHEV. Поскольку производство электроэнергии в Соединенных Штатах значительно различается от региона к региону, EPA рассмотрело три сценария/диапазона с нижней границей диапазона, соответствующей коэффициенту выбросов электростанции Калифорнии, серединой диапазона, представленной средним национальным коэффициентом выбросов электростанции, и верхней границей диапазона, соответствующей коэффициенту выбросов электростанции для Скалистых гор. EPA оценивает, что коэффициенты выбросов парниковых газов от электроэнергии для различных регионов страны варьируются от 346 г CO2 / кВт-ч в Калифорнии до 986 г CO2 / кВт-ч в Скалистых горах, при этом средний национальный показатель составляет 648 г CO2 / кВт-ч. [184] В следующей таблице показаны выбросы выхлопной трубы и объединенные выбросы выхлопной трубы и вверх по течению для каждого из 10 PHEV MY 2014, доступных на рынке США.
Большинство анализов выбросов используют средние показатели выбросов по регионам вместо предельной генерации в разное время суток. Первый подход не учитывает структуру генерации на взаимосвязанных рынках электроэнергии и меняющиеся профили нагрузки в течение дня. [187] [188] Анализ, проведенный тремя экономистами, связанными с Национальным бюро экономических исследований (NBER), опубликованный в ноябре 2014 года, разработал методологию оценки предельных выбросов спроса на электроэнергию, которые различаются в зависимости от местоположения и времени суток по всем Соединенным Штатам. В исследовании использовались данные о выбросах и потреблении за 2007–2009 годы, а также использовались характеристики Chevrolet Volt (запас хода на полностью электрическом ходу 35 миль (56 км)). Анализ показал, что предельные показатели выбросов более чем в три раза выше в Верхнем Среднем Западе по сравнению с западной частью США , а внутри регионов показатели в некоторые часы дня более чем в два раза выше, чем в другие. [188] Применяя результаты предельного анализа к подключаемым электромобилям, исследователи NBER обнаружили, что выбросы заряжаемых PEV различаются в зависимости от региона и времени суток. В некоторых регионах, таких как Западная часть США и Техас, выбросы CO2 на милю от вождения PEV меньше, чем от вождения гибридного автомобиля. В других регионах, таких как Верхний Средний Запад, зарядка в рекомендуемые часы с полуночи до 4 утра подразумевает, что PEV генерируют больше выбросов на милю, чем среднестатистический автомобиль на дороге в настоящее время. Результаты показывают фундаментальное напряжение между управлением электрической нагрузкой и экологическими целями, поскольку часы, когда электроэнергия наименее затратна для производства, как правило, являются часами с наибольшими выбросами. Это происходит потому, что угольные установки, которые имеют более высокие показатели выбросов, чаще всего используются для удовлетворения базового уровня и внепикового спроса на электроэнергию; в то время как установки на природном газе, которые имеют относительно низкие показатели выбросов, часто подключаются для удовлетворения пикового спроса. Такая схема переключения топлива объясняет, почему показатели выбросов, как правило, выше ночью и ниже в периоды пикового спроса утром и вечером. [188]
С 2008 года подключаемые гибриды стали коммерчески доступны как от специализированных производителей, так и от основных производителей автомобилей с двигателем внутреннего сгорания. F3DM , выпущенный в Китае в декабре 2008 года, был первым серийным подключаемым гибридом, проданным в мире. [59] [60] [61] Chevrolet Volt , выпущенный в США в декабре 2010 года, был первым серийным подключаемым гибридом от крупного автопроизводителя. [9]
На конец 2017 года на дорогах мира насчитывалось 1,2 миллиона подключаемых гибридных автомобилей. [190] В 2018 году количество подключаемых гибридов увеличилось до 1,8 миллиона из примерно 5,1 миллиона подключаемых электрических легковых автомобилей в мире . [191] [190] По состоянию на декабрь 2017 года [update]Соединенные Штаты занимали первое место в мире по числу подключаемых гибридных автомобилей с парком в 360 510 единиц, за ними следовали Китай с 276 580 автомобилями, Япония с 100 860 единицами, Нидерланды с 98 220 единицами и Великобритания с 88 660 единицами. [190]
Мировые продажи подключаемых гибридов выросли с более чем 300 единиц в 2010 году до почти 9000 в 2011 году, подскочили до более чем 60 000 в 2012 году и достигли почти 222 000 в 2015 году. [93] По состоянию на декабрь 2015 года [update]Соединенные Штаты были крупнейшим в мире рынком подключаемых гибридных автомобилей с запасом в 193 770 единиц. [93] Около 279 000 подключаемых гибридов малой грузоподъемности было продано в 2016 году, [192] увеличив общемировой запас до почти 800 000 разрешенных для шоссе подключаемых гибридных электромобилей к концу 2016 года. [193] [194] Всего в 2017 году было продано 398 210 подключаемых гибридных автомобилей, причем Китай стал страной-лидером продаж с 111 000 единиц, а мировой запас подключаемых гибридов превысил отметку в один миллион единиц к концу 2017 года. [190]
Глобальные продажи подключаемых электромобилей в течение нескольких лет смещаются в сторону автомобилей с полностью электрическими батареями. Глобальное соотношение между полностью электрическими (BEV) и подключаемыми гибридами (PHEV) изменилось с 56:44 в 2012 году до 60:40 в 2015 году, 66:34 в 2017 году и выросло до 69:31 в 2018 году. [191] [195]
Нидерланды, Швеция, Великобритания и США имеют самые большие доли продаж подключаемых гибридов в процентах от общего объема продаж подключаемых электромобилей для легковых автомобилей. Нидерланды имеют самую большую в мире долю подключаемых гибридов среди своего парка подключаемых электромобилей для легковых автомобилей: на конец октября 2016 года было зарегистрировано 86 162 подключаемых гибрида из 99 945 подключаемых электромобилей и фургонов, что составляет 86,2% от парка легковых подключаемых электромобилей страны. [198]
Швеция занимает второе место с 16 978 подключаемыми гибридными автомобилями, проданными в период с 2011 по август 2016 года, что составляет 71,7% от общего числа регистраций продаж подключаемых электромобилей для легковых автомобилей. [199] [200] [201] [202] [203] Регистрации подключаемых гибридных автомобилей в Великобритании в период с августа 2016 года составили 45 130 единиц, что составляет 61,6% от общего числа регистраций подключаемых гибридных автомобилей с 2011 года. [204] В Соединенных Штатах подключаемые гибриды составляют 47,2% из 506 450 подключаемых электромобилей, проданных в период с 2008 по август 2016 года. [205]
В ноябре 2013 года Нидерланды стали первой страной, где подключаемый гибрид возглавил ежемесячный рейтинг продаж новых автомобилей. В ноябре лидировал Mitsubishi Outlander PHEV с 2736 единицами, завоевав долю рынка в 6,8% от новых легковых автомобилей, проданных в этом месяце. [206] В декабре 2013 года Outlander PHEV снова занял первое место среди новых автомобилей, проданных в стране, с 4976 единицами, что составляет 12,6% доли рынка продаж новых автомобилей. [207] [208] Эти рекордные продажи позволили Нидерландам стать второй страной после Норвегии, где подключаемые электромобили возглавили ежемесячный рейтинг продаж новых автомобилей. [206] [209] По состоянию на декабрь 2013 года [update]Нидерланды были страной с самой высокой концентрацией рынка подключаемых гибридов, с 1,45 зарегистрированными автомобилями на 1000 человек. [210]
В следующей таблице представлены страны с самым высоким рейтингом по доле рынка подключаемых гибридных автомобилей в общем объеме продаж новых автомобилей в 2013 году:
По данным JATO Dynamics , в декабре 2018 года Mitsubishi Outlander PHEV был самым продаваемым подключаемым гибридом в мире за всю историю. [4] С момента создания по сентябрь 2021 года по всему миру было продано 290 000 единиц. [5] Европа является ведущим рынком Outlander P-HEV с 126 617 единицами, проданными по состоянию на январь 2019 года, [212] за ней следует Япония с 42 451 единицей по состоянию на март 2018 года. [213] Лидером по продажам в Европе является Великобритания с 50 000 единицами по состоянию на апрель 2020 года, [214] за ней следуют Нидерланды с 25 489 единицами и Норвегия с 14 196 единицами, обе по состоянию на март 2018 года. [213]
Совокупные мировые продажи Chevrolet Volt и его модификаций составили около 186 000 единиц к концу 2018 года, [215] [216] [217] [ 218] [219] включая около 10 000 Opel/Vauxhall Ampera, проданных в Европе по июнь 2016 года, [220] и более 4300 Buick Velite 5, проданных только в Китае (под маркой Volt второго поколения ) по декабрь 2018 года. [219] Лидерами продаж Volt являются Соединенные Штаты с 152 144 единицами, поставленными по декабрь 2018 года, [215] за ними следует Канада с 17 311 единицами по ноябрь 2018 года. [217] [218] До сентября 2018 года Chevrolet Volt был самым продаваемым подключаемым гибридом в мире. [189]
Третье место занимает Toyota Prius Plug-in Hybrid ( Toyota Prius Prime ) с примерно 174 600 проданными по всему миру единицами обоих поколений по состоянию на декабрь 2018 года. [191] [221] Соединенные Штаты являются ведущим рынком с более чем 93 000 единицами, поставленными по состоянию на декабрь 2018 года. [215] Япония занимает следующее место с примерно 61 200 единицами по состоянию на декабрь 2018 года, [222] [221] за ней следует Европа с почти 14 800 единицами по состоянию на июнь 2018 года. [221] [223]
В следующей таблице представлены подключаемые гибридные модели с совокупным мировым объемом продаж около 100 000 единиц или более с момента появления первого современного серийного подключаемого гибридного автомобиля BYD F3DM в 2008 году по декабрь 2020 года:
Несколько стран установили гранты и налоговые льготы для покупки новых подключаемых электромобилей (PEV), включая подключаемые гибридные электромобили, и обычно экономический стимул зависит от размера батареи. США предлагает федеральный подоходный налоговый кредит до 7500 долларов США , [231] а несколько штатов имеют дополнительные стимулы. [232] Великобритания предлагает грант на подключаемый автомобиль до максимальной суммы в 5000 фунтов стерлингов ( 7600 долларов США ). [233] [234] По состоянию на апрель 2011 года 15 из 27 государств-членов Европейского союза предоставляют налоговые льготы для электрически заряжаемых транспортных средств, в том числе все страны Западной Европы, а также Чешская Республика и Румыния . Кроме того, 17 стран взимают с легковых автомобилей налоги, связанные с выбросами углекислого газа , в качестве сдерживающего фактора. Стимулы состоят из налоговых льгот и освобождений, а также бонусных выплат для покупателей полностью электрических и подключаемых гибридных транспортных средств, гибридных транспортных средств и некоторых транспортных средств на альтернативном топливе . [235] [236]
Стимулы для разработки PHEV включены в Закон об энергетической независимости и безопасности 2007 года . [237] Закон об улучшении и расширении энергетики 2008 года , подписанный 3 октября 2008 года, предоставляет налоговые льготы на покупку PHEV. Президент Барак Обама в своей программе «Новая энергия для Америки» призывает к развертыванию 1 миллиона подключаемых гибридных автомобилей к 2015 году, [238] а 19 марта 2009 года он объявил о программах, направляющих 2,4 миллиарда долларов на разработку электромобилей. [239]
Закон о восстановлении и реинвестировании в американскую экономику 2009 года [240] изменяет налоговые льготы, включая новую для комплектов для переоборудования подключаемых электроприводов и для двух- или трехколесных транспортных средств. [241] Окончательная сумма, включенная в Закон и предназначенная для PHEV, составляет более 6 миллиардов долларов. [242]
В марте 2009 года в рамках Закона об Американском восстановлении и реинвестировании Министерство энергетики США объявило о выпуске двух конкурсных заявок на федеральное финансирование в размере до 2 миллиардов долларов для конкурсных соглашений о разделении затрат на производство усовершенствованных аккумуляторов и связанных с ними компонентов привода, а также на сумму до 400 миллионов долларов для демонстрационных и развертываемых проектов по электрификации транспорта . Это объявление также поможет достичь цели президента Барака Обамы по выпуску миллиона подключаемых гибридных автомобилей на дороги к 2015 году. [243]
Публичные развертывания также включают:
Электрификация транспорта ( электромобильность ) является приоритетом в исследовательской программе Европейского союза . Она также занимает видное место в Европейском плане экономического восстановления , представленном в ноябре 2008 года в рамках инициативы «Зеленый автомобиль». Генеральный директорат по энергетике и транспорту поддержит крупный европейский проект «электромобильности» на электромобилях и связанной с ними инфраструктуре с общим бюджетом около 50 миллионов евро в рамках инициативы «Зеленый автомобиль». [251]
К организациям, которые поддерживают подключаемые гибриды, относятся Всемирный фонд дикой природы , [252] Национальная федерация дикой природы , [253] и CalCars . [254]
Другие поддерживающие организации: Plug In America , Alliance for Climate Protection , Friends of the Earth , Rainforest Action Network , Rocky Mountain Institute (Project Get Ready), [255] Совет залива Сан-Франциско , [247] Apollo Alliance, Set America Free Coalition , Silicon Valley Leadership Group и Plug-in Hybrid Electric School Bus Project . [256]
FPL и Duke Energy заявили, что к 2020 году все новые закупаемые транспортные средства будут подключаемыми гибридами или полностью электрическими. [257]
После того, как модель PHEV была добавлена к предыдущему поколению в Японии в 2013 году, она последовательно была запущена в регионах, включая Европу, Океанию, Северную Америку и АСЕАН, и стала лидером в категории PHEV с общим объемом продаж около 290 000 единиц на сегодняшний день. (По состоянию на сентябрь 2021 года)
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) См. стр. 4–5 и 24–25 и Статистическое приложение, стр. 34–37 .Атланта была крупнейшим рынком США для Nissan Leaf в течение восьми из последних 10 месяцев.
{{cite news}}: CS1 maint: bot: original URL status unknown (link)Следом идут Mitsubishi Outlander PHEV и Chevrolet Volt (
Tesla Model S
), причем японский внедорожник превосходит хэтчбек GM.
{{cite web}}: CS1 maint: multiple names: authors list (link) См. стр. 9–10, 19–23, 29–28 и Статистическое приложение, стр. 107–113 .
