Pojazd hybrydowy - Hybrid vehicle

Pierwszy na świecie masowo produkowany pojazd hybrydowy Toyota Prius NHW10 (1997-2000)

Pojazd hybrydowy to taki, który wykorzystuje dwa lub więcej różnych rodzajów energii, takich jak okręty podwodne, że stosowanie napędowy ponad powierzchnią i baterii przy zanurzeniu. Inne sposoby magazynowania energii obejmują płyn pod ciśnieniem w hybrydach hydraulicznych .

Podstawową zasadą w przypadku pojazdów hybrydowych jest to, że różne silniki działają lepiej przy różnych prędkościach; silnik elektryczny jest bardziej wydajny w wytwarzaniu momentu obrotowego lub mocy obrotowej, a silnik spalinowy lepiej utrzymuje wysoką prędkość (lepiej niż typowy silnik elektryczny). Przejście z jednego do drugiego, w odpowiednim czasie, podczas gdy przyspieszenie daje korzystna pod względem efektywności energetycznej , jako takie, które przekłada się na większą oszczędność paliwa , na przykład.

Typ pojazdu

Pojazdy dwukołowe i rowerowe

Motorowery , rowery elektryczne , a nawet hulajnogi elektryczne to prosta forma hybrydy, napędzana silnikiem spalinowym lub elektrycznym i mięśniami jeźdźca. Wczesne prototypy motocykli pod koniec XIX wieku wykorzystywały tę samą zasadę.

  • W równoległym rowerze hybrydowym momenty obrotowe człowieka i silnika są sprzężone mechanicznie na pedale lub jednym z kół, np. za pomocą silnika piasty, rolki dociskającej oponę lub połączenia z kołem za pomocą elementu transmisyjnego. Większość motorowerów , motorowerów jest tego typu.
  • W seryjnym rowerze hybrydowym ( SHB ) (rodzaj roweru bezłańcuchowego ) użytkownik pedałuje prądnicą, ładuje akumulator lub zasila silnik, który dostarcza cały wymagany moment obrotowy. Są one dostępne na rynku, są proste w teorii i produkcji.

Pierwszy opublikowany prototyp SHB został opracowany przez Augustusa Kinzela (patent USA 3'884'317) w 1975 roku. W 1994 Bernie Macdonalds wymyślił Electrilite SHB z elektroniką mocy umożliwiającą hamowanie regeneracyjne i pedałowanie podczas postoju. W 1995 roku Thomas Muller zaprojektował i zbudował „Fahrrad mit elektromagnetischem Antrieb” do swojej pracy dyplomowej z 1995 roku. W 1996 Jürg Blatter i Andreas Fuchs z Uniwersytetu Nauk Stosowanych w Bernie zbudowali SHB, aw 1998 zmodyfikowali trójkołowy Leitra (patent europejski EP 1165188). Do 2005 roku zbudowali kilka prototypowych trójkołowców i czterokołowców SH . W 1999 roku Harald Kutzke opisał „aktywny rower”: celem jest zbliżenie się do idealnego roweru, który nic nie waży i nie ma oporu, dzięki elektronicznej kompensacji.

  • Serii hybrydowy elektryczny rower naftowym ( SHEPB ) jest zasilany przez pedały, baterii generatora benzyny lub wtyczki ładowarki - co zapewnia elastyczność i zakres ulepszeń w stosunku elektrycznym tylko rowerów.

Prototyp SHEPB wykonany przez Davida Kitsona w Australii w 2014 r. wykorzystywał lekki bezszczotkowy silnik elektryczny na prąd stały z drona i małego, ręcznego silnika spalinowego , a także drukowany w 3D układ napędowy i lekką obudowę, ważące łącznie mniej niż 4,5 kg. Aktywne chłodzenie zapobiega zmiękczeniu plastikowych części. Prototyp wykorzystuje zwykły port ładowania rowerów elektrycznych.

Ciężki pojazd

Magistrali szybki transport z Metz , diesel elektryczny hybrydowego systemu napędowego przez Van Hool

Hybrydowe układy napędowe wykorzystują silniki wysokoprężno-elektryczne lub turboelektryczne do zasilania lokomotyw kolejowych, autobusów, pojazdów ciężarowych, mobilnych maszyn hydraulicznych i statków. Silnik wysokoprężny / turbinowy napędza generator elektryczny lub pompę hydrauliczną, która napędza silniki elektryczne/hydrauliczne – wyłącznie przekładnię elektryczną/hydrauliczną (nie hybrydową), chyba że może przyjąć energię z zewnątrz. W przypadku dużych pojazdów straty konwersji zmniejszają się, a korzyści z dystrybucji mocy za pomocą przewodów lub rur zamiast elementów mechanicznych stają się bardziej widoczne, zwłaszcza przy zasilaniu wielu napędów — np. napędzanych kół lub śmigieł. Do niedawna większość ciężkich pojazdów miała niewiele wtórnego magazynowania energii, np. baterie/akumulatory hydrauliczne — z wyjątkiem niejądrowych okrętów podwodnych , jednej z najstarszych hybryd produkcyjnych, napędzanych olejem napędowym na powierzchni i baterii w zanurzeniu. Zarówno szeregowe, jak i równoległe konfiguracje były używane w okrętach podwodnych z okresu II wojny światowej.

Transport kolejowy

Europa
Nowy Autorail à grande capacité (AGC lub wagon o dużej pojemności) zbudowany przez kanadyjską firmę Bombardier do obsługi we Francji to silniki wysokoprężne/elektryczne, wykorzystujące 1500 lub 25000 V na różnych systemach szynowych. Został przetestowany w Rotterdamie w Holandii z Railfeeding, firmą Genesee & Wyoming .

Chiny
Pierwsza lokomotywa oceny hybrydowej została zaprojektowana przez ośrodek badań kolejowych Matrai w 1999 r. i zbudowana w 2000 r. Była to lokomotywa EMD G12 zmodernizowana za pomocą akumulatorów, generatora wysokoprężnego o mocy 200 kW i 4 silników prądu przemiennego.

Japonia
Pierwszym pociągiem hybrydowym w Japonii ze znacznym magazynowaniem energii jest KiHa E200 z zamontowanymi na dachu akumulatorami litowo-jonowymi .

Indie
Kolej indyjska uruchomiła w styczniu 2015 roku jedyne w swoim rodzaju hybrydowe pociągi CNG- Diesel. Pociąg ma silnik o mocy 1400 KM, który wykorzystuje technologię fumigacji. Pierwszy z tych pociągów ma kursować na 81-kilometrowej trasie Rewari-Rohtak. CNG jest mniej zanieczyszczającą alternatywą dla oleju napędowego i benzyny i jest popularny jako alternatywne paliwo w Indiach. Już teraz wiele pojazdów transportowych, takich jak autoriksze i autobusy, jeździ na paliwo CNG.

Ameryka Północna
W USA General Electric wyprodukował lokomotywę z akumulatorem sodowo-niklowym (Na-NiCl 2 ). Oczekują ≥10% oszczędności paliwa.

Wariant lokomotywy elektrycznej z silnikiem wysokoprężnym obejmuje silniki przełączające / stoczniowe Green Goat (GG) i Green Kid (GK) zbudowane przez kanadyjskie Railpower Technologies , z akumulatorami kwasowo-ołowiowymi (Pba) i silnikami elektrycznymi o mocy od 1000 do 2000 KM, a także z nowym ~160 czystym spalaniem hp generator diesla. Żadne paliwo nie jest marnowane na biegu jałowym — ~60-85% czasu dla tego typu lokomotyw. Nie jest jasne, czy stosuje się hamowanie regeneracyjne; ale w zasadzie jest łatwy w użyciu.

Ponieważ te silniki i tak wymagają dodatkowej masy do celów trakcyjnych, waga zestawu akumulatorów jest znikomą karą. Generator wysokoprężny i akumulatory są zwykle budowane na istniejącej ramie lokomotywy „wycofanej” „podwórkowej”. Istniejące silniki i układ jezdny są przebudowywane i ponownie wykorzystywane. Oszczędności paliwa na poziomie 40-60% i do 80% redukcji zanieczyszczeń są deklarowane w stosunku do „typowego” starszego silnika przełączającego / stoczniowego. Zalety samochodów hybrydowych związane z częstym uruchamianiem i zatrzymywaniem oraz okresami bezczynności dotyczą typowego użytkowania stacji rozrządowej. Lokomotywy „Zielona Koza” zostały zakupione m.in. przez Canadian Pacific , BNSF , Kansas City Southern Railway oraz Union Pacific .

Żurawi

Inżynierowie Railpower Technologies pracujący z TSI Terminal Systems testują hybrydową jednostkę napędową spalinowo-elektryczną z magazynowaniem akumulatorów do użytku w suwnicach Rubber Tyred Gantry (RTG). Dźwigi RTG są zwykle używane do załadunku i rozładunku kontenerów transportowych na pociągi lub ciężarówki w portach i na składowiskach kontenerów. Energię zużytą do podnoszenia kontenerów można częściowo odzyskać po ich opuszczeniu. Inżynierowie Railpower przewidują redukcję oleju napędowego i emisji o 50–70%. Oczekuje się, że pierwsze systemy będą działać w 2007 roku.

Transport drogowy, pojazdy użytkowe

Wersja hybrydowa GMC Yukon

Systemy hybrydowe wchodzą do użytku w ciężarówkach, autobusach i innych ciężkich pojazdach drogowych. Małe rozmiary floty i koszty instalacji są rekompensowane oszczędnością paliwa, z postępami, takimi jak większa pojemność, obniżony koszt baterii itp. Toyota, Ford, GM i inne wprowadzają hybrydowe pickupy i SUV-y. Firma Kenworth Truck Company wprowadziła niedawno model Kenworth T270 Class 6, który do użytku w mieście wydaje się być konkurencyjny. FedEx i inne firmy inwestują w hybrydowe pojazdy dostawcze — szczególnie do użytku w miastach, gdzie technologia hybrydowa może się najpierw opłacić. Od grudnia 2013 r. FedEx testuje dwie ciężarówki dostawcze z silnikami elektrycznymi Wrightspeed i generatorami diesla; twierdzi się, że zestawy modernizacyjne zwrócą się w ciągu kilku lat. Silniki wysokoprężne pracują ze stałą prędkością obrotową, zapewniając maksymalną wydajność.

W 1978 roku studenci z Minneapolis, Minnesota's Hennepin Vocational Technical Center, przekształcili Volkswagena Garbusa w hybrydę petrohydrauliczną z gotowymi komponentami. Samochód o mocy 32 mpg osiągał prędkość 75 mpg z silnikiem o mocy 60 KM zastąpionym silnikiem o mocy 16 KM i osiągał 70 mil na godzinę.

W latach 90. inżynierowie z Krajowego Laboratorium Emisji Pojazdów i Paliw EPA opracowali petrohydrauliczny układ napędowy dla typowego amerykańskiego sedana. Samochód testowy osiągnął ponad 80 mpg w łączonych cyklach jazdy po mieście/autostradzie EPA. Przyspieszenie wyniosło 0-60 mph w 8 sekund, przy użyciu 1,9-litrowego silnika wysokoprężnego. Nie użyto lekkich materiałów. EPA oszacowała, że ​​wyprodukowanie w dużych ilościach komponentów hydraulicznych zwiększyłoby koszt tylko o 700 USD. W testach EPA, hybrydowy Ford Expedition z napędem hydraulicznym zwrócił 32 mpg (7,4 l/100 km) w mieście i 22 mpg (11 l/100 km) na autostradzie. Firma UPS obsługuje obecnie dwie ciężarówki korzystające z tej technologii.

Wojskowe pojazdy terenowe

Od 1985 r. wojsko USA testuje seryjne hybrydowe Humvee i odkryło, że zapewniają one szybsze przyspieszenie, tryb stealth z niską sygnaturą termiczną , prawie cichą pracę i większą oszczędność paliwa.

Statki

Statki z żaglami zamontowanymi na maszcie i silnikami parowymi były wczesną formą pojazdu hybrydowego. Innym przykładem jest łódź podwodna z napędem spalinowo-elektrycznym . Działa to na bateriach po zanurzeniu, a baterie mogą być ładowane przez silnik wysokoprężny, gdy statek znajduje się na powierzchni.

Nowsze schematy hybrydowego napędu statków obejmują duże latawce holownicze produkowane przez takie firmy jak SkySails . Latawce holownicze mogą latać na wysokościach kilkakrotnie wyższych niż najwyższe maszty statków, przechwytując silniejsze i bardziej stabilne wiatry.

Samolot

Samolot demonstracyjny z ogniwami paliwowymi Boeing jest wyposażony w hybrydowy system ogniw paliwowych z membraną do wymiany protonów (PEM) i akumulatora litowo-jonowego do zasilania silnika elektrycznego, który jest sprzężony z konwencjonalnym śmigłem. Ogniwo paliwowe zapewnia całą moc w fazie lotu. Podczas startu i wznoszenia, czyli segmentu lotu, który wymaga największej mocy, system korzysta z lekkich akumulatorów litowo-jonowych.

Samolot demonstracyjny to motoszybowiec Dimona, zbudowany przez firmę Diamond Aircraft Industries z Austrii, która przeprowadziła również modyfikacje konstrukcyjne samolotu. Przy rozpiętości skrzydeł 16,3 metra (53 stopy) samolot będzie mógł latać z prędkością około 100 km/h (62 mil/h) na zasilaniu z ogniwa paliwowego.

Zaprojektowano hybrydowe skrzydła FanWings. FanWing składa się z dwóch silników, które mają zdolność do autorotacji i lądowania jak helikopter.

Typ silnika

Hybrydowe pojazdy z napędem elektrycznym i benzyną

Hybrydowy Optare Solo

Termin pojazd hybrydowy najczęściej odnosi się do pojazdu hybrydowego z napędem elektrycznym . Należą do nich takie pojazdy jak 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 i 450h , Hyundai Ioniq i inne . . Hybryda naftowo-elektryczna najczęściej wykorzystuje silniki spalinowe (wykorzystujące różne paliwa, zwykle silniki benzynowe lub wysokoprężne ) oraz silniki elektryczne do napędzania pojazdu. Energia jest magazynowana w paliwie silnika spalinowego oraz w zestawie akumulatorów elektrycznych . Istnieje wiele rodzajów napędów hybrydowych naftowo-elektrycznych , od Full hybrid do Mild hybrid , które mają różne zalety i wady.

William H. Patton złożył wniosek patentowy na hybrydowy benzynowo-elektryczny hybrydowy układ napędowy wagonów kolejowych na początku 1889 r., a na podobny hybrydowy układ napędowy łodzi w połowie 1889 r. Nie ma dowodów na to, że jego hybrydowa łódź odniosła jakikolwiek sukces, ale zbudował prototyp tramwaju hybrydowego i sprzedał małą lokomotywę hybrydową .

W 1899 Henri Pieper opracował pierwszy na świecie hybrydowy samochód benzynowo-elektryczny . W 1900 roku Ferdinand Porsche opracował hybrydę szeregową, wykorzystującą dwa układy silnika w piaście koła z zespołem generatora spalinowego dostarczającego energię elektryczną; Hybryda Porsche ustanowiła rekordy dwóch prędkości. Podczas gdy hybrydy paliwowo-elektryczne pochodzą z końca XIX wieku, hybryda hamująca regeneracyjna została wynaleziona przez Davida Arthursa, inżyniera elektryka ze Springdale w stanie Arkansas w latach 1978-79. Jego przerobiony w domu Opel GT miał wrócić aż 75 mpg z planami nadal sprzedawanymi według tego oryginalnego projektu, a zmodyfikowaną wersją „Mother Earth News” na ich stronie internetowej.

Pojazd elektryczny typu plug-in (PEV) staje się coraz bardziej powszechny. Ma zasięg potrzebny w lokalizacjach, w których występują duże luki bez usług. Akumulatory można podłączyć do domu (sieci) w celu ładowania, a także ładować podczas pracy silnika.

Ciągle ładowany pojazd elektryczny zaburtowy

Niektóre akumulatorowe pojazdy elektryczne można ładować podczas jazdy. Taki pojazd nawiązuje kontakt z naelektryzowaną szyną, płytą lub przewodami napowietrznymi na autostradzie za pomocą dołączonego koła przewodzącego lub innych podobnych mechanizmów (patrz odbiór prądu w przewodach ). Akumulatory pojazdu są ładowane w tym procesie — na autostradzie — i mogą być następnie normalnie używane na innych drogach, dopóki akumulator nie zostanie rozładowany. Na przykład niektóre lokomotywy akumulatorowe używane w pociągach konserwacyjnych w londyńskim metrze są zdolne do tego trybu pracy.

Rozwój infrastruktury dla pojazdów zasilanych bateriami elektrycznymi zapewniłby korzyść w postaci praktycznie nieograniczonego zasięgu autostrad. Ponieważ wiele miejsc docelowych znajduje się w promieniu 100 km od głównej autostrady, technologia ta może zmniejszyć zapotrzebowanie na drogie systemy akumulatorowe. Jednak prywatne korzystanie z istniejącej instalacji elektrycznej jest prawie powszechnie zabronione. Poza tym technologia dla takiej infrastruktury elektrycznej jest w dużej mierze przestarzała i poza niektórymi miastami nie jest szeroko rozpowszechniona (patrz Odbiór prądu przewodowego , tramwaje , szyna elektryczna , wózki , trzecia szyna ). Aktualizacja wymaganych kosztów energii elektrycznej i infrastruktury mogłaby być prawdopodobnie finansowana z dochodów z opłat lub specjalnych podatków transportowych.

Paliwo hybrydowe (tryb podwójny)

Oprócz pojazdów, które wykorzystują dwa lub więcej różnych urządzeń do napędu , niektórzy uważają również, że pojazdy wykorzystujące różne źródła energii lub typy wejściowe („ paliwa ”) wykorzystujące ten sam silnik są hybrydami, chociaż aby uniknąć pomylenia z hybrydami, jak opisano powyżej oraz używaj poprawnie terminów, być może są one bardziej poprawnie opisane jako pojazdy działające w dwóch trybach :

  • Niektóre trolejbusy elektryczne mogą przełączać się między pokładowym silnikiem wysokoprężnym a napowietrzną energią elektryczną w zależności od warunków (patrz autobus dwumodowy ). W zasadzie można to połączyć z podsystemem baterii, aby stworzyć prawdziwy hybrydowy trolejbus typu plug-in, chociaż od 2006 r. wydaje się, że nie ogłoszono takiego projektu.
  • Pojazdy na paliwo elastyczne mogą wykorzystywać mieszankę paliw wsadowych zmieszaną w jednym zbiorniku — zazwyczaj benzynę i etanol , metanol lub biobutanol .
  • Pojazd dwupaliwowy : gaz płynny i gaz ziemny bardzo różnią się od ropy naftowej lub oleju napędowego i nie można ich używać w tych samych zbiornikach, więc zbudowanie elastycznego układu paliwowego (LPG lub NG) byłoby trudne. Zamiast tego budowane są pojazdy z dwoma równoległymi układami paliwowymi zasilającymi jeden silnik. Na przykład niektóre Chevrolety Silverado 2500 HD mogą bez wysiłku przełączać się między ropą naftową a gazem ziemnym, oferując zasięg ponad 1000 km (650 mil). Podczas gdy zdublowane zbiorniki wymagają miejsca w niektórych zastosowaniach, zwiększony zasięg, obniżony koszt paliwa i elastyczność w przypadku niekompletnej infrastruktury LPG lub CNG mogą stanowić istotną zachętę do zakupu. Infrastruktura gazu ziemnego w USA jest częściowo niekompletna, ale rośnie iw 2013 r. funkcjonowało 2600 stacji CNG . Rosnące ceny gazu mogą skłonić konsumentów do zakupu tych pojazdów. W 2013 roku, kiedy ceny gazu wynosiły około 1,1 USD za litr (4,0 USD/gal amerykański), cena benzyny wynosiła 95,5 USD za megawatogodzinę (28,00 USD za milion brytyjskich jednostek cieplnych ), w porównaniu z 13,6 USD/MWh gazu ziemnego (4,00 USD za milion brytyjskich jednostek cieplnych ). jednostki termiczne). W przeliczeniu na jednostkę energii sprawia to, że gaz ziemny jest znacznie tańszy niż benzyna.
  • Niektóre pojazdy zostały zmodyfikowane tak, aby korzystały z innego źródła paliwa, jeśli jest ono dostępne, na przykład samochody zmodyfikowane do zasilania gazem (LPG) i silniki wysokoprężne zmodyfikowane do zasilania zużytym olejem roślinnym , który nie został przetworzony na biodiesel.
  • Moc wspomagania mechanizmów rowerów i innych pojazdów napędzanych człowieka są również w zestawie (patrz Zmotoryzowany rower ).

Hybryda płynna

Minivan Chryslera, hybryda petrohydrauliczna
Francuski hybrydowy samochód benzynowo-powietrzny MDI opracowany z Tata

Hybrydy hydrauliczne i pneumatyczne pojazdy hybrydowe wykorzystują silnik lub hamowanie rekuperacyjne (lub oba), aby naładować akumulator ciśnieniowy do napędzania kół za pomocą hydraulicznych (cieczowych) lub pneumatycznych (sprężonego gazu) jednostek napędowych. W większości przypadków silnik jest odłączony od układu napędowego, służąc wyłącznie do ładowania akumulatora energii. Transmisja jest płynna. Hamowanie regeneracyjne może być wykorzystane do odzyskania części dostarczonej energii napędowej z powrotem do akumulatora.

Hybryda petro-powietrzna

Francuska firma MDI zaprojektowała i uruchomiła modele samochodu z napędem hybrydowym benzynowo-powietrznym. System nie wykorzystuje silników pneumatycznych do napędzania pojazdu, ponieważ jest bezpośrednio napędzany przez silnik hybrydowy. Silnik wykorzystuje mieszankę sprężonego powietrza i benzyny wtryskiwaną do cylindrów. Kluczowym aspektem silnika hybrydowego jest „komora aktywna”, czyli komora ogrzewająca powietrze za pomocą paliwa, podwajająca wydajność energetyczną. Tata Motors of India oceniła fazę projektowania zmierzającą do pełnej produkcji na rynek indyjski i przeszła do „dokończenia szczegółowego opracowania silnika sprężonego powietrza do konkretnych zastosowań w pojazdach i stacjonarnych”.

Hybryda petrohydrauliczna

Samochód koncepcyjny Peugeot 2008 HYbrid pneumatyczno-hydrauliczny
Peugeot 2008 HYbrid pneumatyczny/hydrauliczny cutaway

Konfiguracje petrohydrauliczne są od dziesięcioleci powszechne w pociągach i ciężkich pojazdach. Branża motoryzacyjna ostatnio skoncentrowała się na tej konfiguracji hybrydowej, ponieważ teraz daje ona nadzieję na wprowadzenie jej do mniejszych pojazdów.

W hybrydach petrohydraulicznych stopień odzysku energii jest wysoki, a zatem system jest bardziej wydajny niż hybrydy ładowane akumulatorem elektrycznym przy użyciu obecnej technologii akumulatorów elektrycznych, wykazując wzrost oszczędności energii od 60% do 70% w amerykańskiej Agencji Ochrony Środowiska (EPA). testowanie. Silnik ładujący musi być jedynie dostosowany do przeciętnego użytkowania z impulsami przyspieszającymi, wykorzystując energię zgromadzoną w akumulatorze hydraulicznym, który jest ładowany podczas eksploatacji pojazdu o niskim zużyciu energii. Silnik ładujący pracuje z optymalną prędkością i obciążeniem, co zapewnia wydajność i długowieczność. Zgodnie z testami przeprowadzonymi przez amerykańską Agencję Ochrony Środowiska (EPA), hybrydowy Ford Expedition z napędem hydraulicznym zwrócił 32 mile na galon USA (7,4 l/100 km; 38 mpg- imp ) w mieście i 22 mile na galon USA (11 l/100 km). ; 26 mpg ‑imp ) autostrada. Firma UPS obsługuje obecnie dwie ciężarówki korzystające z tej technologii.

Chociaż technologia hybrydy petrohydraulicznej jest znana od dziesięcioleci i stosowana w pociągach oraz bardzo dużych pojazdach budowlanych, wysokie koszty sprzętu wykluczyły systemy z lżejszych ciężarówek i samochodów osobowych. We współczesnym sensie eksperyment dowiódł wykonalności małych hybrydowych pojazdów drogowych z napędem petrohydraulicznym w 1978 roku. Grupa studentów z Minneapolis, Minnesota's Hennepin Vocational Technical Center, przebudowała samochód Volkswagen Beetle na hybrydę petrohydrauliczną, wykorzystując elementy z półki. Samochód o mocy 32 mpg ‑US (7,4 l/100 km; 38 mpg ‑imp ) odzyskiwał 75 mpg‑ US (3,1 l/100 km; 90 mpg‑ imp ) z silnikiem o mocy 60 KM zastąpionym silnikiem o mocy 16 KM. Eksperymentalny samochód osiągnął 70 mph (110 km/h).

W latach dziewięćdziesiątych zespołowi inżynierów pracujących w Krajowym Laboratorium Emisji Pojazdów i Paliw EPA udało się opracować rewolucyjny typ hybrydowego układu napędowego petrohydraulicznego, który mógłby napędzać typowy amerykański sedan. Samochód testowy osiągnął ponad 80 mpg w łączonych cyklach jazdy po mieście/autostradzie EPA. Przyspieszenie wyniosło 0-60 mph w 8 sekund, przy użyciu silnika wysokoprężnego 1,9 l. Nie użyto lekkich materiałów. EPA oszacowała, że ​​wyprodukowanie w dużych ilościach komponentów hydraulicznych dodałoby tylko 700 dolarów do podstawowego kosztu pojazdu.

Hybrydowy system petrohydrauliczny charakteryzuje się szybszym i bardziej wydajnym cyklem ładowania/rozładowania niż hybrydy petroelektryczne, a ponadto jest tańszy w budowie. Rozmiar zbiornika akumulacyjnego dyktuje całkowitą pojemność magazynowania energii i może wymagać więcej miejsca niż zestaw akumulatorów elektrycznych. Dowolna przestrzeń pojazdu zużywana przez zbiornik o większym rozmiarze może zostać zrekompensowana potrzebą silnika ładującego o mniejszym rozmiarze, w HP i rozmiarze fizycznym.

Badania prowadzone są w dużych korporacjach i małych firmach. Nacisk przeniesiono teraz na mniejsze pojazdy. Elementy systemu były drogie, co uniemożliwiało montaż w mniejszych ciężarówkach i samochodach. Wadą było to, że silniki napędowe nie były wystarczająco wydajne przy częściowym obciążeniu. Brytyjska firma (Artemis Intelligent Power) dokonała przełomu wprowadzając elektronicznie sterowany silnik/pompę hydrauliczną, silnik/pompę Digital Displacement®. Pompa jest bardzo wydajna we wszystkich zakresach prędkości i obciążeniach, co daje możliwość małych zastosowań hybryd petrohydraulicznych. Firma przekształciła samochód BMW na stanowisko testowe, aby udowodnić rentowność. BMW 530i dało dwukrotnie więcej mpg podczas jazdy po mieście w porównaniu do standardowego samochodu. W teście zastosowano standardowy silnik o pojemności 3000 cm3, przy mniejszym silniku wyniki byłyby bardziej imponujące. Konstrukcja hybryd petrohydraulicznych wykorzystująca akumulatory o odpowiedniej wielkości pozwala na zmniejszenie zużycia silnika do średniego zużycia energii, a nie do szczytowego zużycia energii. Moc szczytową zapewnia energia zmagazynowana w akumulatorze. Mniejszy, bardziej wydajny silnik o stałej prędkości zmniejsza masę i uwalnia miejsce na większy akumulator.

Obecne nadwozia pojazdów są projektowane w oparciu o mechanikę istniejących konfiguracji silnika/przekładni. Jest to restrykcyjne i dalekie od ideału instalowanie mechaniki petrohydraulicznej w istniejących nadwoziach nieprzeznaczonych do instalacji hydraulicznych. Celem jednego z projektów badawczych jest stworzenie projektu nowego samochodu na czystym papierze, aby zmaksymalizować pakowanie petrohydraulicznych komponentów hybrydowych w pojeździe. Wszystkie nieporęczne elementy hydrauliczne są zintegrowane z podwoziem samochodu. Jeden projekt twierdził, że w testach odzyskał 130 mpg przy użyciu dużego akumulatora hydraulicznego, który jest również strukturalnym podwoziem samochodu. Małe hydrauliczne silniki napędowe są wbudowane w piasty kół, napędzając koła i cofając się do kinetycznej energii hamowania. Silniki w piastach eliminują potrzebę stosowania hamulców ciernych, przekładni mechanicznych, wałów napędowych i przegubów w kształcie litery U, zmniejszając koszty i wagę. Napęd hydrostatyczny bez hamulców ciernych stosowany jest w pojazdach przemysłowych. Celem jest 170 mpg w przeciętnych warunkach jazdy. Energia wytwarzana przez amortyzatory i energia hamowania kinetycznego, która normalnie byłaby marnowana, pomaga w ładowaniu akumulatora. Mały silnik tłokowy na paliwo kopalne, przystosowany do średniego zużycia energii, ładuje akumulator. Akumulator jest dostosowany do pracy samochodu przez 15 minut po pełnym naładowaniu. Celem jest w pełni naładowany akumulator, który zapewni przyspieszenie od 0 do 100 km/h w czasie poniżej 5 sekund przy użyciu napędu na cztery koła.

W styczniu 2011 r. gigant przemysłowy Chrysler ogłosił partnerstwo z amerykańską Agencją Ochrony Środowiska (EPA) w celu zaprojektowania i opracowania eksperymentalnego hybrydowego układu napędowego petrohydraulicznego nadającego się do użytku w dużych samochodach osobowych. W 2012 roku istniejący minivan produkcyjny został dostosowany do nowego hydraulicznego układu napędowego do oceny.

PSA Peugeot Citroën zaprezentował eksperymentalny silnik „Hybrid Air” podczas Salonu Samochodowego w Genewie w 2013 roku . Pojazd wykorzystuje gazowy azot sprężony przez energię zebraną podczas hamowania lub zwalniania do zasilania napędu hydraulicznego, który uzupełnia moc konwencjonalnego silnika benzynowego. Elementy hydrauliczne i elektroniczne dostarczyła firma Robert Bosch GmbH . Przebieg oszacowano na około 118 mpg ‑US (2 l/100 km; 142 mpg‑ imp ) w cyklu testowym Euro, jeśli jest zainstalowany w nadwoziu typu Citroën C3 . PSA Chociaż samochód był gotowy do produkcji i okazał się wykonalny, przy deklarowanych wynikach, Peugeot Citroën nie był w stanie przyciągnąć dużego producenta, który podzieliłby wysokie koszty rozwoju i odkłada projekt na półkę, dopóki nie zostanie nawiązane partnerstwo.

Pojazd hybrydowy z napędem elektrycznym i ludzkim

Inną formą pojazdu hybrydowego są pojazdy elektryczne zasilane przez człowieka. Należą do nich takie pojazdy jak Sinclair C5 , twike , rowery elektryczne , deskorolki elektrycznych oraz motocykle i skutery elektryczne

Konfiguracje hybrydowego układu napędowego pojazdów

Hybryda równoległa

Ford Escape Hybrid z szeregowo-równoległym układem napędowym

W równoległym pojeździe hybrydowym silnik elektryczny i silnik spalinowy są sprzężone w taki sposób, że mogą zasilać pojazd indywidualnie lub razem. Najczęściej silnik spalinowy, silnik elektryczny i skrzynia biegów są sprzężone przez automatycznie sterowane sprzęgła. W przypadku jazdy elektrycznej sprzęgło między silnikiem spalinowym jest otwarte, podczas gdy sprzęgło ze skrzynią biegów jest włączone. W trybie spalania silnik i silnik pracują z tą samą prędkością.

Pierwszą seryjną równoległą hybrydą sprzedawaną poza Japonią była Honda Insight pierwszej generacji .

Łagodna hybryda równoległa

Te typy wykorzystują ogólnie kompaktowy silnik elektryczny (zwykle <20 kW), aby zapewnić funkcje automatycznego zatrzymania/startu i zapewnić dodatkowe wspomaganie podczas przyspieszania oraz generować w fazie zwalniania (inaczej hamowanie regeneracyjne ).

Do przykładów na drogach należą: Honda Civic Hybrid , Honda Insight 2. generacji, Honda CR-Z , Honda Accord Hybrid , Mercedes Benz S400 BlueHYBRID , hybrydy BMW serii 7, General Motors BAS Hybrids , Suzuki S-Cross , Suzuki Wagon R i Smart fortwo z mikro napęd hybrydowy.

Hybryda z podziałem mocy lub szeregowo-równoległa

W hybrydowym elektrycznym układzie napędowym z podziałem mocy są dwa silniki: trakcyjny silnik elektryczny i silnik spalinowy. Moc z tych dwóch silników może być dzielona w celu napędzania kół za pomocą urządzenia rozdzielającego moc, które jest prostym zestawem przekładni planetarnych . Stosunek może wynosić od 100% dla silnika spalinowego do 100% dla trakcyjnego silnika elektrycznego lub cokolwiek pomiędzy. Silnik spalinowy może pełnić rolę generatora ładującego akumulatory.

Nowoczesne wersje, takie jak Toyota Hybrid Synergy Drive, mają drugi silnik elektryczny/generator połączony z przekładnią planetarną. We współpracy z silnikiem/generatorem trakcyjnym i urządzeniem do rozdziału mocy zapewnia to bezstopniową przekładnię.

Na otwartej drodze głównym źródłem zasilania jest silnik spalinowy. Gdy wymagana jest maksymalna moc, na przykład do wyprzedzania, wspomagany jest trakcyjny silnik elektryczny. Zwiększa to dostępną moc na krótki czas, dając efekt posiadania większego silnika niż faktycznie zainstalowany. W większości zastosowań silnik spalinowy jest wyłączany, gdy samochód jest powolny lub nieruchomy, co zmniejsza emisje przy krawężniku.

Instalacje samochodów osobowych obejmują Toyota Prius , Ford Escape i Fusion, a także Lexus RX 400h, RX450h, GS450h, LS600h i CT200h.

Seria hybrydowa

Chevrolet Volt , hybryda typu plug-in , zwany także pojazdem elektrycznym o rozszerzonym zasięgu ( EREV )

Szeregowo lub seryjny hybrydowy pojazd jest napędzany przez silnik elektryczny, funkcjonujący jako pojazdu elektrycznego, podczas gdy podaż energii bateria paczka jest wystarczające, z silnikiem tuned działa jako generator, gdy akumulator jest niewystarczająca. Zazwyczaj nie ma mechanicznego połączenia między silnikiem a kołami, a głównym celem przedłużacza zasięgu jest ładowanie akumulatora. Hybrydy seryjne są również określane jako pojazd elektryczny o rozszerzonym zasięgu , pojazd elektryczny o rozszerzonym zasięgu lub pojazd elektryczny o rozszerzonym zasięgu (EREV/REEV/EVER).

I3 BMW z Range Extender jest seryjna produkcja hybrydowych. Działa jako pojazd elektryczny, dopóki poziom naładowania akumulatora nie jest niski, a następnie aktywuje generator napędzany silnikiem, aby utrzymać moc, a także jest dostępny bez przedłużacza zasięgu. Fisker Karma był pierwszy pojazd hybrydowy produkcji seryjnej.

Opisując samochody, akumulator hybrydy szeregowej jest zwykle ładowany przez podłączenie - ale hybryda szeregowa może również pozwalać, aby akumulator działał tylko jako bufor (i do celów regeneracji), a moc silnika elektrycznego być stale zasilane przez silnik pomocniczy. Układy szeregowe były powszechne w lokomotywach i statkach spalinowo-elektrycznych . Ferdinand Porsche skutecznie wynalazł ten układ w ustanawiających rekordy prędkości samochodach wyścigowych na początku XX wieku, takich jak Lohner-Porsche Mixte Hybrid . Porsche nazwał swój układ „System Mixt” i był to projekt silnika piasty koła , w którym każde z dwóch przednich kół było napędzane osobnym silnikiem. Ten układ był czasami określany jako przekładnia elektryczna , ponieważ generator elektryczny i silnik napędowy zastąpiły przekładnię mechaniczną. Pojazd nie mógł się poruszać, jeśli nie pracował silnik spalinowy.

W 1997 roku Toyota wypuściła pierwszy seryjny autobus hybrydowy sprzedawany w Japonii. GM wprowadził hybrydę plug-in z serii Chevy Volt w 2010 r., dążąc do osiągnięcia w pełni elektrycznego zasięgu 40 mil (64 km), chociaż ten samochód ma również mechaniczne połączenie między silnikiem a układem napędowym. Superkondensatory w połączeniu z baterią litowo-jonową zostały wykorzystane przez AFS Trinity w przebudowanym pojeździe SUV Saturn Vue. Używając superkondensatorów uzyskują do 150 mpg w układzie szeregowo-hybrydowym.

Nissan Note e-power to przykład seryjnej technologii hybrydowej od 2016 roku w Japonii.

Hybrydowy pojazd elektryczny typu plug-in

Ford Fusion Energi jest hybrydowych z całkowicie elektrycznym zakresie 21 MI (34 km).

Innym podtypem pojazdów hybrydowych jest hybrydowy pojazd elektryczny typu plug-in . Hybryda typu plug-in jest zwykle hybrydą paliwowo-elektryczną (równoległą lub szeregową) o zwiększonej pojemności magazynowania energii, zwykle dzięki akumulatorowi litowo-jonowemu , który pozwala pojazdowi przejechać w trybie całkowicie elektrycznym odległość zależną od akumulatora rozmiar i jego układ mechaniczny (szeregowy lub równoległy). Po zakończeniu podróży można go podłączyć do sieci elektrycznej, aby uniknąć ładowania przy użyciu pokładowego silnika spalinowego.

Koncepcja ta jest atrakcyjna dla tych, którzy chcą zminimalizować emisje na drogach poprzez unikanie – lub przynajmniej minimalizowanie – używania ICE podczas codziennej jazdy. Podobnie jak w przypadku pojazdów wyłącznie elektrycznych, całkowita redukcja emisji, na przykład w kategoriach CO 2 , zależy od źródła energii firmy wytwarzającej energię elektryczną.

Dla niektórych użytkowników ten typ pojazdu może być również atrakcyjny finansowo, o ile wykorzystywana energia elektryczna jest tańsza niż benzyna/diesel, z której w innym przypadku korzystaliby. Obecne systemy podatkowe w wielu krajach europejskich wykorzystują opodatkowanie olejów mineralnych jako główne źródło dochodu. Generalnie nie dotyczy to energii elektrycznej, która jest opodatkowana jednolicie dla odbiorcy krajowego, jednak osoba ta z niej korzysta. Niektórzy dostawcy energii elektrycznej oferują również korzyści cenowe dla użytkowników poza godzinami szczytu, co może jeszcze bardziej zwiększyć atrakcyjność opcji plug-in dla osób dojeżdżających do pracy i kierowców miejskich.

Bezpieczeństwo na drodze dla rowerzystów, pieszych

Nissan Liść był pierwszy plug-in elektryczny samochód wyposażony Nissan „s Vehicle dźwięku dla pieszych.

Raport National Highway Traffic Safety Administration z 2009 r. przeanalizował wypadki pojazdów hybrydowych z napędem elektrycznym, w których uczestniczyli piesi i rowerzyści, i porównał je z wypadkami z udziałem pojazdów z silnikiem spalinowym (ICEV). Odkrycia wykazały, że w niektórych sytuacjach drogowych pojazdy HEV są bardziej niebezpieczne dla osób poruszających się pieszo lub rowerem. W przypadku wypadków, w których pojazd zwalniał lub zatrzymywał się, cofał, wjeżdżał lub wyjeżdżał z miejsca parkingowego (kiedy różnica w dźwięku między pojazdami HEV i ICEV jest najbardziej wyraźna), prawdopodobieństwo, że pojazdy HEV biorą udział w wypadku z pieszymi jest dwa razy większe niż w przypadku pojazdów ICEV. W przypadku wypadków z udziałem rowerzystów lub pieszych wskaźnik wypadków pojazdów HEV był wyższy niż pojazdów typu ICEV, gdy pojazd skręcał w zakręt. Nie było jednak statystycznie istotnej różnicy między typami pojazdów, gdy jechały na wprost.

Kilku producentów samochodów opracowało dźwięki ostrzegawcze pojazdów elektrycznych, mające na celu ostrzeganie pieszych o obecności pojazdów z napędem elektrycznym, takich jak hybrydowe pojazdy elektryczne, hybrydowe pojazdy elektryczne typu plug-in oraz pojazdy całkowicie elektryczne (EV) poruszające się z małą prędkością. Ich celem jest uświadomienie pieszym, rowerzystom, osobom niewidomym i innym obecności pojazdu działającego w trybie całkowicie elektrycznym .

Pojazdy dostępne na rynku z takimi urządzeniami bezpieczeństwa to: Nissan Leaf , Chevrolet Volt , Fisker Karma , Honda FCX Clarity , Nissan Fuga Hybrid/Infiniti M35 , Hyundai ix35 FCEV , Hyundai Sonata Hybrid , 2012 Honda Fit EV , 2012 Toyota Camry Hybrid , 2012 Lexus CT200h i cała rodzina samochodów Prius .

Kwestie ochrony środowiska

Zmniejszenie zużycia paliwa i emisji

Pojazd hybrydowy zazwyczaj osiąga większą oszczędność paliwa i niższe emisje niż konwencjonalne pojazdy z silnikiem spalinowym (ICEV), co skutkuje mniejszą emisją. Oszczędności te osiągnięto przede wszystkim dzięki trzem elementom typowej konstrukcji hybrydowej:

  1. Poleganie zarówno na silniku, jak i silnikach elektrycznych w przypadku szczytowego zapotrzebowania na moc, skutkuje mniejszym rozmiarem silnika bardziej przy średnim użytkowaniu niż przy szczytowym zużyciu energii. Mniejszy silnik może mieć mniejsze straty wewnętrzne i mniejszą wagę.
  2. Posiadanie znacznej pojemności akumulatora do przechowywania i ponownego wykorzystania odzyskanej energii, zwłaszcza w ruchu typu „stop-and-go” typowym dla cyklu jazdy po mieście .
  3. Odzyskiwanie znacznych ilości energii podczas hamowania, które normalnie są marnowane jako ciepło. To hamowanie regeneracyjne zmniejsza prędkość pojazdu poprzez przekształcenie części jego energii kinetycznej w energię elektryczną, w zależności od mocy znamionowej silnika/generatora;

Inne techniki, które niekoniecznie są cechami „hybrydowymi”, ale które często występują w pojazdach hybrydowych, obejmują:

  1. Stosowanie silników cyklu Atkinsona zamiast silników cyklu Otto w celu zwiększenia oszczędności paliwa.
  2. Wyłączanie silnika podczas postoju w ruchu lub podczas jazdy na wybiegu lub podczas innych okresów bezczynności.
  3. Poprawa aerodynamiki ; (Jednym z powodów, dla których SUV-y mają tak niskie zużycie paliwa, jest opór w samochodzie. Samochód lub ciężarówka w kształcie skrzyni musi wywierać większą siłę, aby poruszać się w powietrzu, powodując większe obciążenie silnika, co powoduje jego cięższą pracę). Poprawa kształtu i aerodynamiki samochodu to dobry sposób na poprawę oszczędności paliwa, a jednocześnie poprawę prowadzenia pojazdu .
  4. Stosowanie opon o niskich oporach toczenia (często robione były opony zapewniające cichą, płynną jazdę, wysoką przyczepność itp., ale wydajność była niższym priorytetem). Opony powodują opór mechaniczny , po raz kolejny sprawiając, że silnik pracuje ciężej, zużywając więcej paliwa. Samochody hybrydowe mogą używać specjalnych opon, które są bardziej napompowane niż zwykłe i sztywniejsze lub dzięki doborowi struktury karkasu i mieszanki gumowej mają niższe opory toczenia przy zachowaniu akceptowalnej przyczepności, a tym samym poprawiają oszczędność paliwa niezależnie od źródła zasilania.
  5. Zasilanie elektryczne klimatyzacji, wspomagania kierownicy i innych pomp pomocniczych w razie potrzeby; zmniejsza to straty mechaniczne w porównaniu z ciągłym napędzaniem ich tradycyjnymi paskami silnikowymi.

Te cechy sprawiają, że pojazd hybrydowy jest szczególnie wydajny w ruchu miejskim, w którym często występują przerwy, żeglowanie i okresy pracy na biegu jałowym. Ponadto zmniejszona jest emisja hałasu , szczególnie na biegu jałowym i niskich prędkościach roboczych, w porównaniu z pojazdami z konwencjonalnymi silnikami. W przypadku ciągłego korzystania z szybkich autostrad funkcje te są znacznie mniej przydatne w ograniczaniu emisji.

Emisje pojazdów hybrydowych

Emisje pojazdów hybrydowych zbliżają się dziś do lub nawet poniżej zalecanego poziomu ustalonego przez EPA (Agencję Ochrony Środowiska). Zalecane przez nie poziomy dla typowego pojazdu osobowego powinny odpowiadać 5,5 tonom metrycznym CO
2
. Trzy najpopularniejsze pojazdy hybrydowe, Honda Civic , Honda Insight i Toyota Prius , ustanowiły jeszcze wyższe standardy, produkując 4,1, 3,5 i 3,5 tony, wykazując znaczną poprawę emisji dwutlenku węgla. Pojazdy hybrydowe mogą zredukować emisje do powietrza zanieczyszczeń tworzących smog nawet o 90% i zmniejszyć emisję dwutlenku węgla o połowę.

Do budowy pojazdów hybrydowych potrzeba więcej paliw kopalnych niż w przypadku konwencjonalnych samochodów, ale mniejsze emisje podczas jazdy pojazdem przewyższają to znacznie.

Jednak hybrydowy CO
2
emisje były często zaniżane. W jednym badaniu z wykorzystaniem rzeczywistych danych dotyczących jazdy wykazano, że zużywają średnio 120 g CO
2
na km zamiast 44g na km w oficjalnych testach.

Wpływ na środowisko hybrydowego akumulatora samochodowego

Chociaż samochody hybrydowe zużywają mniej paliwa niż samochody konwencjonalne, nadal istnieje problem związany z szkodliwością akumulatora samochodu hybrydowego w środowisku. Obecnie większość hybrydowych akumulatorów samochodowych to jeden z dwóch typów: 1) niklowo-wodorkowy lub 2) litowo-jonowy ; oba są uważane za bardziej przyjazne dla środowiska niż akumulatory ołowiowe, które stanowią obecnie większość akumulatorów rozruchowych do samochodów benzynowych. Istnieje wiele rodzajów baterii. Niektóre są znacznie bardziej toksyczne niż inne. Jon litu jest najmniej toksyczny z dwóch wymienionych powyżej.

Według jednego źródła poziomy toksyczności i wpływ na środowisko akumulatorów niklowo-wodorkowych — typu obecnie stosowanego w hybrydach — są znacznie niższe niż akumulatorów takich jak kwasowo-ołowiowe lub niklowo-kadmowe. Inne źródło twierdzi, że akumulatory niklowo-wodorkowe są znacznie bardziej toksyczne niż akumulatory ołowiowe, a ich recykling i bezpieczne usuwanie są trudne. Ogólnie rzecz biorąc, różne rozpuszczalne i nierozpuszczalne związki niklu, takie jak chlorek niklu i tlenek niklu, mają znane działanie rakotwórcze na zarodki kurczęce i szczury. Głównym związkiem niklu w akumulatorach NiMH jest oksywodorotlenek niklu (NiOOH), który jest używany jako elektroda dodatnia.

Akumulator litowo-jonowy przyciągnął uwagę ze względu na możliwość zastosowania go w hybrydowych pojazdach elektrycznych. Hitachi jest liderem w jej rozwoju. Oprócz mniejszych rozmiarów i mniejszej wagi akumulatory litowo-jonowe zapewniają wydajność, która pomaga chronić środowisko dzięki takim funkcjom, jak zwiększona wydajność ładowania bez efektu pamięci . Baterie litowo-jonowe są atrakcyjne, ponieważ mają najwyższą gęstość energii ze wszystkich akumulatorów i mogą wytwarzać napięcie ponad trzy razy wyższe niż ogniwo niklowo-metalowo-wodorkowe, jednocześnie przechowując duże ilości energii elektrycznej. Akumulatory zapewniają również wyższą moc wyjściową (zwiększenie mocy pojazdu), wyższą wydajność (unikanie marnotrawstwa energii elektrycznej) i zapewniają doskonałą trwałość w porównaniu z żywotnością akumulatora odpowiadającą mniej więcej żywotności pojazdu. Dodatkowo, zastosowanie akumulatorów litowo-jonowych zmniejsza całkowity ciężar pojazdu, a także umożliwia zmniejszenie spalania o 30% większa niż pojazdy ropopochodnych zasilany w konsekwencji zmniejszenia CO 2 emisji zapobiegając globalnego ocieplenia.

Ładowanie

Istnieją dwa różne poziomy ładowania. Ładowanie pierwszego poziomu jest wolniejszą metodą, ponieważ wykorzystuje jednofazowe gniazdko z uziemieniem 120 V/15 A. Poziom drugi to szybsza metoda; istniejące urządzenia poziomu 2 oferują ładowanie od 208 V lub 240 V (do 80 A, 19,2 kW). Może wymagać dedykowanego sprzętu i instalacji przyłączeniowej dla jednostek domowych lub publicznych, chociaż pojazdy takie jak Tesla mają na pokładzie energoelektronikę i potrzebują tylko gniazdka. Optymalne okno ładowania akumulatorów litowo-jonowych wynosi 3-4,2 V. Ładowanie z domowego gniazdka 120 V zajmuje kilka godzin, ładowarką 240 V 1-4 godziny, a szybkie ładowanie zajmuje około 30 minut, aby osiągnąć 80% naładowania. Trzy ważne czynniki — odległość na ładowaniu, koszt ładowania i czas ładowania Aby hybryda mogła być zasilana energią elektryczną, samochód musi wykonać akcję hamowania w celu wytworzenia pewnej ilości energii elektrycznej. Energia elektryczna jest następnie rozładowywana najefektywniej, gdy samochód przyspiesza lub wspina się pod górę. W 2014 r. hybrydowe akumulatory samochodów elektrycznych mogą być zasilane wyłącznie energią elektryczną przez 70–130 mil (110–210 km) na jednym ładowaniu. Pojemność akumulatora hybrydowego wynosi obecnie od 4,4 kWh do 85 kWh w samochodzie w pełni elektrycznym. W samochodzie hybrydowym pakiety akumulatorów mają obecnie od 0,6 kWh do 2,4 kWh, co stanowi dużą różnicę w zużyciu energii elektrycznej w samochodach hybrydowych.

Surowce zwiększające koszty

Zbliża się wzrost kosztów wielu rzadkich materiałów wykorzystywanych do produkcji samochodów hybrydowych. Na przykład dysproz, pierwiastek ziem rzadkich, jest wymagany do produkcji wielu zaawansowanych silników elektrycznych i systemów akumulatorowych w hybrydowych układach napędowych. Neodym to kolejny metal ziem rzadkich, który jest kluczowym składnikiem magnesów o wysokiej wytrzymałości, które znajdują się w silnikach elektrycznych z magnesami trwałymi.

Prawie wszystkie pierwiastki ziem rzadkich na świecie pochodzą z Chin, a wielu analityków uważa, że ​​ogólny wzrost chińskiej produkcji elektroniki pochłonie całą podaż do 2012 roku. Ponadto kontyngenty eksportowe na chińskie pierwiastki ziem rzadkich doprowadziły do ​​nieznanego ilość podaży.

Kilka źródeł spoza Chin, takich jak zaawansowany projekt Hoidas Lake w północnej Kanadzie oraz Mount Weld w Australii, jest obecnie w fazie rozwoju; jednak bariery wejścia są wysokie i wymagają lat, aby przejść do sieci.

Jak działają pojazdy hybrydowo-elektryczne

Hybrydy-elektryczne pojazdy (HEV) łączą przewagę benzynowych silników i elektrycznych silników . Kluczowe obszary zwiększające wydajność lub wydajność to hamowanie regeneracyjne, podwójne źródła zasilania i rzadsza praca na biegu jałowym.

  • Regeneruj hamowanie. Układ napędowy może być wykorzystany do konwersji energii kinetycznej (z jadącego samochodu) na zmagazynowaną energię elektryczną (akumulatory). Ten sam silnik elektryczny, który napędza układ napędowy, jest używany do stawiania oporu ruchowi układu napędowego. Ten opór silnika elektrycznego powoduje spowolnienie koła i jednoczesne ładowanie akumulatorów.
  • Podwójna moc. Moc może pochodzić z silnika, silnika lub obu, w zależności od warunków jazdy. Dodatkową moc wspomagającą silnik w przyspieszaniu lub wznoszeniu może zapewniać silnik elektryczny. Lub, częściej, mniejszy silnik elektryczny zapewnia całą moc w warunkach jazdy z małą prędkością, a przy wyższych prędkościach jest wspomagany przez silnik.
  • Automatyczne uruchamianie/wyłączanie. Automatycznie wyłącza silnik po zatrzymaniu pojazdu i uruchamia go ponownie po naciśnięciu pedału przyspieszenia. Ta automatyzacja jest znacznie prostsza z silnikiem elektrycznym. Zobacz także podwójna moc powyżej.

Alternatywne zielone pojazdy

Inne rodzaje ekologicznych pojazdów obejmują inne pojazdy, które w całości lub częściowo są zasilane alternatywnymi źródłami energii niż paliwa kopalne . Inną opcją jest zastosowanie alternatywnego składu paliwa (tj. biopaliw ) w konwencjonalnych pojazdach opartych na paliwach kopalnych, dzięki czemu będą one częściowo zasilane odnawialnymi źródłami energii.

Inne podejścia obejmują szybki transport osobisty , koncepcję transportu publicznego, która oferuje zautomatyzowany, nieprzerwany transport na żądanie, w sieci specjalnie zbudowanych prowadnic.

Pojazd hybrydowy Peugeot/Citroën

Peugeot i Citroën ogłosiły, że również budują samochód, który wykorzystuje sprężone powietrze jako źródło energii. Projektowane przez nich auto wykorzystuje jednak system hybrydowy, który wykorzystuje również silnik benzynowy (który służy do napędzania auta powyżej 70 km/h lub gdy zbiornik sprężonego powietrza jest wyczerpany).

Marketing

Adaptacja

Producenci samochodów wydają rocznie około 8 milionów dolarów na sprzedaż pojazdów hybrydowych. Dzięki połączonym wysiłkom wielu firm motoryzacyjnych przemysł hybrydowy sprzedał miliony hybryd.

Firmy produkujące samochody hybrydowe, takie jak Toyota, Honda, Ford i BMW, zjednoczyły się, aby stworzyć ruch sprzedaży pojazdów hybrydowych, promowany przez lobbystów z Waszyngtonu, aby obniżyć światowe emisje i stać się mniej uzależnionym od naszego zużycia ropy naftowej.

W 2005 r. sprzedaż przekroczyła 200 000 hybryd, ale z perspektywy czasu zmniejszyło to jedynie globalne zużycie benzyny o 200 000 galonów dziennie — maleńki ułamek z 360 milionów galonów zużywanych dziennie. Według Bradleya Bermana, autora książki Driving Change—One Hybrid at a time , „zimna ekonomia pokazuje, że w realnych dolarach, z wyjątkiem krótkiego skoku w latach 70., ceny gazu pozostały niezwykle stabilne i tanie. Paliwo nadal stanowi niewielką część całkowity koszt posiadania i eksploatacji pojazdu osobistego”. Inne taktyki marketingowe obejmują greenwashing, czyli „nieuzasadnione przywłaszczenie sobie wartości ekologicznych”. Temma Ehrenfeld wyjaśniła w artykule Newsweeka. Hybrydy mogą być bardziej wydajne niż wiele innych silników benzynowych, jeśli chodzi o zużycie benzyny, ale jeśli chodzi o ekologiczność i ochronę środowiska, jest to całkowicie niedokładne.

Firmy produkujące samochody hybrydowe mają dużo czasu do przejścia, jeśli spodziewają się, że będą naprawdę zielone. Według profesora biznesu z Harvardu, Theodore'a Levitta, „zarządzanie produktami” i „zaspokajanie potrzeb klientów”, „trzeba dostosować się do oczekiwań konsumentów i przewidywania przyszłych pragnień”. Oznacza to, że ludzie kupują to, czego chcą, a jeśli chcą samochodu oszczędnego, kupują hybrydę, nie myśląc o rzeczywistej wydajności produktu. Ta „zielona krótkowzroczność”, jak nazywa ją Ottman, zawodzi, ponieważ marketerzy skupiają się na ekologiczności produktu, a nie na rzeczywistej skuteczności.

Badacze i analitycy twierdzą, że ludzi pociąga nowa technologia, a także wygoda mniejszej liczby tankowań. Po drugie, ludzie czerpią satysfakcję z posiadania lepszego, nowszego, bardziej efektownego i tak zwanego bardziej ekologicznego samochodu.

Reklama wprowadzająca w błąd

W 2019 roku w reklamie popularne stało się określenie „samoładująca się hybryda” , choć samochody o tej nazwie nie oferują żadnej innej funkcjonalności niż standardowe hybrydowe pojazdy elektryczne . Jedynym efektem samoładowania jest odzyskiwanie energii poprzez hamowanie regeneracyjne, co dotyczy również hybryd typu plug-in , pojazdów elektrycznych z ogniwami paliwowymi i pojazdów elektrycznych na baterie.

W styczniu 2020, wykorzystując ten termin został zakazany w Norwegii , do reklamy wprowadzającej w błąd przez Toyota i Lexus . „Nasze twierdzenie opiera się na fakcie, że klienci nigdy nie muszą ładować akumulatora swojego pojazdu, ponieważ jest on ładowany podczas użytkowania pojazdu. Nie ma zamiaru wprowadzać klientów w błąd, wręcz przeciwnie: chodzi o jasne wyjaśnienie różnicy w przypadku pojazdów hybrydowych typu plug-in”.

Współczynnik adopcji

Chociaż wskaźnik przyjęcia hybryd w Stanach Zjednoczonych jest obecnie niewielki (2,2% sprzedaży nowych samochodów w 2011 r.), to w porównaniu z 17,1% udziałem w sprzedaży nowych samochodów w Japonii w 2011 r., może on z czasem być bardzo duży. w miarę oferowania większej liczby modeli i spadku kosztów przyrostowych ze względu na korzyści związane z nauką i skalą. Jednak prognozy są bardzo zróżnicowane. Na przykład Bob Lutz , długoletni sceptyk hybryd, wskazał, że spodziewa się, iż hybrydy „nigdy nie będą stanowić więcej niż 10% amerykańskiego rynku motoryzacyjnego”. Inne źródła również spodziewają się, że wskaźniki penetracji hybrydowej w USA pozostaną poniżej 10% przez wiele lat.

Bardziej optymistyczne poglądy na rok 2006 obejmują przewidywania, że ​​hybrydy zdominują sprzedaż nowych samochodów w Stanach Zjednoczonych i innych krajach w ciągu najbliższych 10 do 20 lat. Inne podejście, przyjęte przez Saurin Shah, bada współczynniki penetracji (lub krzywe S) czterech analogów (historycznych i obecnych) pojazdów hybrydowych i elektrycznych, próbując ocenić, jak szybko tabor samochodowy może zostać zhybrydyzowany i/lub zelektryfikowany w Stany Zjednoczone. Analogami są (1) silniki elektryczne w amerykańskich fabrykach na początku XX wieku, (2) lokomotywy spalinowo-elektryczne na amerykańskich liniach kolejowych w latach 1920-1945, (3) szereg nowych cech/technologii motoryzacyjnych wprowadzonych w USA w ciągu ostatnich pięćdziesięciu lat oraz 4) zakupy e-rowerów w Chinach w ciągu ostatnich kilku lat. Te analogie łącznie sugerują, że pojazdy hybrydowe i elektryczne zajęłoby co najmniej 30 lat, aby przejąć 80% amerykańskiego taboru samochodów osobowych.

Normy regulacyjne Unii Europejskiej 2020

Zgodnie z komunikatem prasowym Komisji Europejskiej Parlament Europejski, Rada i Komisja Europejska osiągnęły porozumienie, którego celem jest zmniejszenie średniej emisji CO 2 z samochodów osobowych do 95 g/km do 2020 roku.

Zgodnie z komunikatem, kluczowe szczegóły umowy są następujące:

Cel emisji: Umowa zmniejszenia średnich CO 2 emisji z nowych samochodów do 95 g / km od 2020 roku, zgodnie z propozycją Komisji. Jest to 40% redukcja w stosunku do obowiązkowego celu na 2015 r. wynoszącego 130 g/km. Celem jest średnia dla nowej floty samochodowej każdego producenta; pozwala producentom OEM budować niektóre pojazdy, które emitują mniej niż przeciętnie, a inne emitują więcej. Cel na 2025 r.: Komisja jest zobowiązana zaproponować dalszy cel redukcji emisji do końca 2015 r., który wejdzie w życie w 2025 r. Cel ten będzie zgodny z długoterminowymi celami klimatycznymi UE. Super kredytów dla pojazdów o niskiej emisji: rozporządzenie pozwala producentom dodatkowych bodźców do produkcji samochodów CO 2 emisji 50 g / km lub mniej (co będzie elektrycznego lub wtyczki w pojazdach hybrydowych). Każdy z tych pojazdów będzie liczony jako dwa pojazdy w 2020 r., 1,67 w 2021 r., 1,33 w 2022 r., a następnie jako jeden pojazd od 2023 r. Te superkredyty pomogą producentom w dalszym zmniejszeniu średniej emisji ich nowej floty samochodowej. Jednakże, aby zapobiec podważaniu przez system integralności środowiskowej przepisów, będzie obowiązywał limit 2,5 g/km na producenta wkładu, jaki superkredyty mogą wnieść w osiągnięcie celu w dowolnym roku.

Zobacz też

Bibliografia

Zewnętrzne linki