hybridiaika

Tilanteessa, jossa puhtaasti sähköajoneuvoihin on vaikea laittaa kaikkea rahaa, jo pelkästään vielä epätyydyttävän toimintamatkan, akun epätäydellisyyksien, kiusallisen pitkän latauksen ja ympäristön omatuntohuolien vuoksi, hybridiratkaisuista tulee kohtuullinen kultainen keskitie. Tämä näkyy autokaupan tuloksissa.

Hybridiauto tämä ajoneuvo tyypillisellä järjestelmällä varustettuna moottori ja yksi tai useampi (1). Sähkökäyttöä voidaan käyttää paitsi polttoaineen kulutuksen vähentämiseen myös tehon lisäämiseen. Nykyaikaiset hybridiautot käyttää lisämenetelmiä energiatehokkuuden parantamiseksi, kuten. Joissakin toteutuksissa polttomoottoria käytetään sähkön tuottamiseen sähkömoottorin tehostamiseksi.

1. Kaavio diesel-sähköhybridiautosta

Monissa hybridi-malleissa pakokaasupäästöt Sitä pienennetään myös sammuttamalla polttomoottori pysäköinnin aikana ja käynnistämällä se tarvittaessa uudelleen. Suunnittelijat pyrkivät varmistamaan, että vuorovaikutus sähkömoottorin kanssa optimoi sen toiminnan, esimerkiksi polttomoottorin käydessä alhaisilla nopeuksilla sen hyötysuhde on alhainen, koska se vaatii eniten energiaa oman vastuksensa voittamiseksi. Hybridijärjestelmässä tätä reserviä voidaan hyödyntää nostamalla polttomoottorin nopeus akun lataamiseen sopivalle tasolle.

Melkein yhtä vanhoja kuin autot

Autohybridien historia alkaa yleensä vuonna 1900, jolloin Ferdinand Porsche esitteli mallin Pariisin maailmannäyttelyssä. Gibrid Lohner-Porsche Mixte (2), maailman ensimmäinen diesel-sähköhybridiauto. Tätä konetta myytiin myöhemmin useita satoja kopioita. Kaksi vuotta myöhemmin Knight Neftal rakensi hybridi-kilpa-auton. Vuonna 1905 Henri Pieper esitteli hybridin, jossa sähkömoottori pystyi lataamaan akkuja.

Vuonna 1915 sähköajoneuvoja valmistava Woods Motor Vehicle Company loi Dual Power -mallin, jossa oli 4-sylinterinen polttomoottori ja sähkömoottori. Alle 24 km/h nopeuden auto toimi vain sähkömoottorilla asti kunnes akku loppuuja tämän nopeuden yläpuolella polttomoottori käynnistettiin, mikä saattoi kiihdyttää auton nopeuteen 56 km / h. Dual Power oli kaupallinen epäonnistuminen. Se oli liian hidas hintaansa nähden ja liian vaikea ajaa.

Vuonna 1931 Erich Geichen ehdotti autoa, jonka akut ladattiin laskeutuessaan mäkeä. Energiaa syötettiin paineilmasylinteristä, joka pumpattiin sen ansiosta kineettinen energia auton osat menevät alamäkeen.

Senergian talteenotto jarrutuksen aikana, modernin hybriditekniikan avainkeksintö, jonka AMC kehitti vuonna 1967 American Motorsille ja sai nimekseen Energy Regeneration Brake.

Vuonna 1989 Audi julkaisi kokeellisen auton Audi Duon. Se oli rinnakkain hybridi perustuu Audi 100 Avant Quattroon. Auto oli varustettu 12,8 hv:n sähkömoottorilla, joka ajoi taka-akselia. Hän sai energiaa nikkeli-kadmium akku. Etuakselia käytti 2,3-litrainen viisisylinterinen 136 hv:n bensiinimoottori. Audin tarkoituksena oli luoda auto, joka toimisi polttomoottorilla kaupungin ulkopuolella ja sähkömoottorilla kaupungissa. Kuljettaja on valinnut polttotilan tai sähköajotilan. Audi valmisti tästä mallista vain kymmenen kopiota. Asiakkaiden alhainen kiinnostus johtui tavallista Audi 100:ta heikommasta suorituskyvystä ylimääräisen työmäärän vuoksi.

Läpimurto tuli Kaukoidästä

Päivämäärä, jolloin hybridiautot tulivat markkinoille laajasti ja saavuttivat todellista suosiota, on vasta 1997, jolloin ne tulivat Japanin markkinoille. Toyota Prius (3). Aluksi nämä autot löysivät ostajia pääasiassa ympäristöherkistä piireistä. Tilanne muuttui seuraavan vuosikymmenen aikana, kun öljyn hinta alkoi nousta nopeasti. Viime vuosikymmenen jälkipuoliskolta lähtien myös muut valmistajat ovat alkaneet tuoda markkinoille hybridi mallit, perustuu usein lisensoituihin Toyotan hybridiratkaisuihin. Puolassa Prius ilmestyi esittelytiloihin vuonna 2004. Samana vuonna julkaistiin Priuksen toinen sukupolvi ja vuonna 2009 kolmas.

Hän seurasi Toyotaa Honda, toinen japanilainen autoalan jättiläinen. mallin myynti Tilastot (4), osittainen rinnakkaishybridi, yritys toi markkinoille vuonna 1999 Yhdysvalloissa ja Japanissa. Se oli taloudellisempi auto kuin Toyotan tuote. Ensimmäisen sukupolven Prius-sedan kulutti kaupungissa 4,5 l/100 km ja kaupungin ulkopuolella 5,2 l/100 km. Kaksipyöräinen Honda Insight Ensimmäinen sukupolvi kulutti 3,9 l / 100 km kaupungissa ja 3,5 l / 100 km kaupungin ulkopuolella.

Toyota julkaisi uusia hybridiversioita autoista. Tuotanto Toyota Auris hybridi alkoi toukokuussa 2010. Se oli ensimmäinen tuotantohybridi Euroopassa, joka myi halvemmalla kuin Prius. Auris Hybrid siinä oli sama veto kuin Priuksella, mutta kaasunkulutus oli pienempi - 3,8 l / 100 km yhdistelmäsyklissä.

Toukokuuhun 2007 mennessä Toyota Motor Corporation oli myynyt ensimmäisen miljoonan hybridinsä. Kaksi miljoonaa elokuuhun 2009 mennessä, 6 miljoonaa joulukuuhun 2013 mennessä. Heinäkuussa 2015 Toyotan hybridien kokonaismäärä ylitti 8 miljoonaa. Lokakuussa 2015 Toyota-hybridien myynti yksin Euroopassa ylitti miljoonan kappaleen. Vuoden 2019 ensimmäisellä neljänneksellä hybridien osuus oli jo 50 prosenttia. Toyotan kokonaismyynnistä mantereellamme. Suosituimmat mallit tässä kategoriassa ei kuitenkaan ole enää Priuksia, vaan johdonmukaisesti Yaris Hybrid, C-HR hybridi Oraz Corolla hybridi. Vuoden 2020 loppuun mennessä Toyota aikoo myydä 15 miljoonaa hybridiä, mikä yhtiön mukaan tehtiin tämän vuoden tammikuussa, eli. alussa. Jo vuonna 2017 valmistajan mukaan ilmakehään päästettiin 85 miljoonaa tonnia. hiilidioksidi vähemmän.

Yli kaksi vuosikymmentä kestäneen valtavirran aikana autojen hybridit uusia innovaatioita on syntynyt. Hybridi Hyundai Elantra LPI (5), joka tuli myyntiin Etelä-Koreassa heinäkuussa 2009, oli ensimmäinen nestekaasulla toimiva polttomoottorihybridi. Elantra on osittainen hybridi, joka käyttää litiumpolymeeriakkuja, myös ensimmäistä kertaa. Elantra kulutti 5,6 litraa bensiiniä 100 kilometriä kohden ja CO99-päästöt olivat XNUMX g/km.₂. Vuonna 2012 Peugeot esitteli uuden ratkaisun tuomalla Euroopan markkinoille 3008 Hybrid4:n, ensimmäisen massatuotannon dieselhybridin. Valmistajan mukaan 3008 Hybrid pakettiauto kulutti dieselpolttoainetta 3,8 l/100 km ja hiilidioksidipäästöjä 99 g/km.₂.

5. Hybridi Hyundai Elantra LPI

Malli esiteltiin New Yorkin kansainvälisessä autonäyttelyssä vuonna 2010. Lincoln MKZ -hybridi, ensimmäinen hybridiversio, joka on hinnoiteltu samalla tavalla kuin saman mallin tavallinen versio.

Huhtikuuhun 2020 mennessä, maamerkkivuodesta 1997 lähtien, maailmanlaajuisesti oli myyty yli 17 miljoonaa hybridisähköautoa. Markkinajohtaja on Japani, joka myi yli 2018 miljoonaa hybridiajoneuvoa maaliskuuhun 7,5 mennessä, jota seuraa Yhdysvallat, joka myi yhteensä 2019 miljoonaa yksikköä vuoteen 5,4 mennessä, ja 2020 miljoonaa hybridiautoa myyty Euroopassa heinäkuuhun 3 mennessä. Tunnetuimpia esimerkkejä laajasti saatavilla olevista hybrideistä ovat Priuksen lisäksi hybridiversiot muista Toyota-malleista: Auris, Yaris, Camry ja Highlander, Honda Insight, Lexus GS450h, Chevrolet Volt, Opel Ampera, Nissan Altima Hybrid.

Rinnakkais, sarja ja sekoitettu

Useita eri sukuja on tällä hetkellä piilotettu yleisnimen "hybridi" alle. propulsiojärjestelmät ja ideoita tehokkuuden lisäämiseksi. On muistettava, että nyt, suunnittelun kehittyessä ja edistyessä, selkeät luokitukset joskus epäonnistuvat, koska käytetään eri ratkaisujen yhdistelmiä sekä uusia, määritelmän puhtautta rikkovia keksintöjä. Aloitetaan jakamalla aseman kokoonpanolla.

W hybridikäyttö rinnakkaistyyppinen polttomoottori ja sähkömoottori on kytketty mekaanisesti vetopyöriin. Autossa voi olla polttomoottori, sähkömoottori tai molemmat. Tätä kaavaa käytetään Hondan autoissa: Insight, Civic, Accord. Toinen esimerkki tällaisesta järjestelmästä on General Motorsin hihnalaturi/käynnistin Chevrolet Malibussa. Monissa malleissa polttomoottori toimii myös mm Voima generaattori.

Markkinoilla tällä hetkellä tunnetut rinnakkaiskäytöt koostuvat täysitehoisista polttomoottoreista ja pienemmistä (jopa 20 kW) sähkömoottoreista sekä pienistä akuista. Näissä malleissa sähkömoottoreiden tarvitsee vain tukea päämoottoria eivätkä olla päävirtalähde. Rinnakkaishybridikäyttöä pidetään tehokkaampana kuin vain samankokoisiin polttomoottoreihin perustuvia järjestelmiä, erityisesti kaupunki- ja maantieajossa.

Sekvenssihybridijärjestelmässä ajoneuvoa ohjaa suoraan vain sähkömoottori, ja järjestelmää käytetään polttomoottorilla. sähkövirtageneraattori yhtä hyvin kuin. Tämän järjestelmän akkusarja on yleensä paljon suurempi, mikä vaikuttaa tuotantokustannuksiin. Tämän järjestelyn uskotaan lisäävän polttomoottorin hyötysuhdetta erityisesti kaupunkiajettaessa. Esimerkki sarjahybridi Tämä on Nissan e-Power.

Sekahybridikäyttö yhdistää molempien yllä olevien ratkaisujen edut - rinnakkaisen ja sarjan. Näitä "hybridihybridejä" pidetään suorituskyvyn kannalta optimaalisina verrattuna sarjoihin, jotka ovat tehokkaimpia alhaisilla nopeuksilla, ja rinnakkaisiin, jotka ovat optimaalisia suuremmilla nopeuksilla. Niiden tuotanto monimutkaisempina piireinä on kuitenkin kalliimpaa kuin rinnakkaiset moottorit. Hallitseva sekahybridivoimanvalmistaja on Toyota. Niitä käytetään Toyotassa ja Lexuksessa, Nissanissa ja Mazdassa (useimmiten Toyotan lisenssillä), Fordissa ja General Motorsissa.

Teho kahdesta polttomoottorista ja rinnakkaismoottorista voidaan siirtää pyörävetoon tyyppisellä laitteella (voimanjakaja), joka on yksinkertainen planeettavaihteisto. Polttomoottorin akseli kytketty vaihteiston planeettavaihteiden haarukkaan, sähkögeneraattori - sen keskivaihteella ja sähkömoottori vaihdelaatikon kautta - ulkoiseen vaihteeseen, josta vääntömomentti välittyy pyörille. Näin voit siirtää osan pyörimisnopeus ja polttomoottorin vääntömomentti pyöriin ja osa generaattoriin. Siten moottori se voi toimia optimaalisella kierroslukualueella ajoneuvon nopeudesta riippumatta, esimerkiksi liikkeelle lähdettäessä, ja vaihtovirtageneraattorin tuottamaa virtaa käytetään sähkömoottoriin, jonka suurta vääntöä polttomoottori ylläpitää pyörien pyörittämiseksi. Tietokone, joka koordinoi koko järjestelmän toimintaa, säätelee generaattorin kuormitusta ja sähkömoottorin virransyöttöä ja ohjaa siten planeettavaihteiston toimintaa sähkömekaaninen portaaton vaihteisto. Hidastuksen ja jarrutuksen aikana sähkömoottori toimii generaattorina akun lataamiseksi ja polttomoottoria käynnistettäessä generaattori toimii generaattorina. käynnistin.

W täyshybridikäyttö autoa voi käyttää joko pelkällä moottorilla tai pelkällä akulla tai molemmilla. Esimerkkejä tällaisesta järjestelmästä ovat Hybrid Synergy Drive Toyoty, hybridijärjestelmä kahlaamo, Dual mode hybridi tuotanto General Motors / ChryslEsimerkkejä ajoneuvoista: Toyota Prius, Toyota Auris Hybrid, Ford Escape Hybrid ja Lexus RX400h, RX450h, GS450h, LS600h ja CT200h. Nämä autot vaativat suuria, tehokkaita akkuja. Tehonjakomekanismia käyttämällä ajoneuvot saavat enemmän joustavuutta järjestelmän monimutkaisemman kustannuksella.

osittainen hybridi periaatteessa tämä on perinteinen auto, jossa on pidennetty käynnistin, joka mahdollistaa polttomoottorin sammuttamisen aina, kun auto menee alamäkeen, jarruttaa tai pysähtyä ja käynnistää moottorin tarvittaessa nopeasti.

Käynnistin se asennetaan yleensä moottorin ja vaihteiston väliin, ja se korvaa momentinmuuntimen. Antaa lisäenergiaa sytytettynä. Lisävarusteet, kuten radio ja ilmastointi, voidaan kytkeä päälle, kun polttomoottori ei ole käynnissä. Akut latautuvat jarrutettaessa. Täyshybrideihin verrattuna osahybrideissä on pienemmät akut ja pienempi sähkömoottori. Siksi niiden tyhjäpaino ja tuotantokustannukset ovat alhaisemmat. Esimerkki tästä mallista oli täysikokoinen Chevrolet Silverado Hybrid, jota valmistettiin vuosina 2005-2007. Hän säästi jopa 10 prosenttia. polttomoottori sammutettaessa ja päällä ja energian talteenotto jarrutuksen aikana.

Hybridit ja sähköt

Toiselle hybridikategorialle pitäisi antaa enemmän aikaa, mikä on tavallaan uusi askel kohti "puhdasta sähköä". Nämä ovat hybridiajoneuvoja (PHEV), joissa akut sähkökäyttö voidaan ladata myös ulkoisesta lähteestä (6). Näin ollen PHEV:ää voidaan pitää hybridin ja sähköauton hybridinä. Se on varustettu latauspistoke. Tämän seurauksena akut ovat myös useita kertoja suurempia, mikä tarkoittaa, että on mahdollista asentaa tehokkaampi sähkömoottori.

6. Hybridiauton kaavio

Tämän seurauksena hybridiautot kuluttavat vähemmän polttoainetta kuin klassiset hybridit, voivat tyypillisesti ajaa noin 50-60 km "virralla" käynnistämättä moottoria, ja niiden suorituskyky on myös parempi, koska hybridit ovat usein tehokkaimpia vaihtoehtoja. tämä malli.

PHEV-sähköauton toimintasäde on monta kertaa suurempi kuin hybridiauton ilman tätä ominaisuutta. Nämä muutamat kymmenen kilometriä riittävät kaupunkimatkoille, töihin tai kauppaan. Esimerkiksi sisään Skoda Superb iV (7) Akku voi varastoida jopa 13 kWh sähköä, mikä tarjoaa jopa 62 km:n toimintasäteen nollapäästötilassa. Tämän ansiosta, kun pysäköimme hybridimme kotiin ja palaamme kotiin, voimme saavuttaa keskimääräisen polttoaineenkulutuksen 0 l/100 km. Polttomoottori suojaa akkua purkautumasta paikassa, jossa ei ole pääsyä virtalähteeseen, ja tietysti antaa sinun olla huolehtimatta kantamasta pitkillä matkoilla.

7. Skoda Superb iV hybridi latauksen aikana

yhtä tärkeä tyyppisiä hybridejä varustettu tehokkailla sähkömoottoreilla Skoda Superb iV sen parametrit ovat 116 hv. ja vääntömomentti 330 Nm. Tämän ansiosta auto ei vain kiihdy välittömästi (sähkömoottori ajaa autoa yhtä nopeasti riippumatta siitä, millä nopeudella se tällä hetkellä kulkee), koska Skoda raportoi, että Superb kiihtyy 60 km/h 5 sekunnissa, se voi myös kiihdyttää auton 140 km/h – näin voit ajaa stressittömästi ja päästöttömästi esimerkiksi kehäteillä tai moottoriteillä.

Ajon aikana auto saa voimansa yleensä molemmista moottoreista (polttomoottori toimii sähköllä, joten se kuluttaa vähemmän polttoainetta kuin tavallisessa autossa), mutta kun vapautat kaasun, jarrut tai ajetaan tasaisella nopeudella, sisäinen polttomoottori sammuttaa moottorin ja vasta sen jälkeen sähkömoottori ajaa pyöriä. Kone toimii siis aivan kuten klassinen hybridi ja palauttaa energian samalla tavalla - jokaisella jarrutuksella energia palautuu ja menee akkuihin sähkövirran muodossa; se palvelee jatkossa juuri sitä, että polttomoottori voidaan sammuttaa useammin.

Ensimmäisen ladattavan hybridiauton toi markkinoille kiinalainen valmistaja BYD Auto joulukuussa 2008. Se oli F3DM PHEV-62 malli. Ensiesitys maailman suosituimman sähköauton ladattavasta hybridiversiosta, Chevrolet Volttapahtui vuonna 2010. T.Oyota ensi-iltansa vuonna 2012.

Vaikka kaikki mallit eivät toimi samalla tavalla, useimmat voivat toimia kahdessa tai useammassa tilassa: "täyssähkö", jossa moottori ja akku tarjoavat kaiken energian autolle, ja "hybridi", joka käyttää sekä sähköä että bensiiniä. PHEV:t toimivat tyypillisesti täysin sähköisessä tilassa ja toimivat sähköllä, kunnes akku loppuu. Jotkut mallit siirtyvät hybriditilaan saavutettuaan tavoitenopeuden maantiellä, yleensä noin 100 km/h.

Yllä kuvatun Skoda Superb iV:n lisäksi tunnetuimmat ja suosituimmat hybridimallit ovat Kia Niro PHEV, Hyundai Ioniq Plug-in, BMW 530e ja X5 xDrive45e, Mercedes E 300 ei E 300 de, Volvo XC60 Recharge, Ford Kuga PHEV, Audi Q5 TFSI e, Porsche Cayenne E-Hybrid.

Hybridejä meren syvyyksistä taivaisiin

Se kannattaa muistaa hybridikäyttö ei käytetä vain henkilöautojen ja autojen segmentissä yleensä. esimerkiksi hybridikäyttöjärjestelmät käyttää dieselmoottorit tai turbosähköinen voimanlähteenä rautatievetureille, linja-autoille, kuorma-autoille, liikkuville hydraulikoneille ja laivoille.

Suurissa rakenteissa se näyttää yleensä tältä diesel/turbiinimoottori käyttää sähkögeneraattoria tai hydraulinen pumppujoka käyttää sähkö/hydraulimoottoria. Suuremmissa ajoneuvoissa suhteellinen tehohäviö vähenee ja tehon jakamisesta kaapeleiden tai putkien kautta mekaanisten komponenttien sijaan tulee selvempiä, varsinkin kun voimaa siirretään useisiin käyttöjärjestelmiin, kuten pyöriin tai potkureihin. Viime aikoihin asti raskailla ajoneuvoilla oli pieni sekundaarienergian tarjonta, kuten hydrauliakut / akut.

Jotkut vanhimmista hybridimalleista olivat ei-ydinsukellusvenekäytöttoimii raakadieselillä ja vedenalaisilla akuilla. Esimerkiksi toisen maailmansodan sukellusveneissä käytettiin sekä sarja- että rinnakkaisjärjestelmiä.

Vähemmän tunnettuja, mutta yhtä mielenkiintoisia malleja ovat polttoaine-hydrauliset hybridit. Vuonna 1978 Minnesota Hennepin Vocational and Technical Centerin opiskelijat Minneapolisissa muuttivat Volkswagen Beetlen bensiini-hydraulinen hybridi valmiilla osilla. 90-luvulla amerikkalaiset insinöörit EPA-laboratoriosta kehittivät "petrohydraulisen" vaihteiston tyypilliselle amerikkalaiselle sedanille.

Testiauto saavutti noin 130 km/h nopeuden kaupunki- ja maantieajosykleissä. Kiihtyvyys 0-100 km/h oli 8 sekuntia 1,9 litran dieselmoottorilla. EPA arvioi, että massatuotetut hydraulikomponentit lisäsivät auton hintaan vain 700 dollaria. EPA-testauksessa testattiin Ford Expeditionin bensiini-hydraulinen hybridirakenne, joka kulutti kaupunkiliikenteessä 7,4 litraa polttoainetta 100 kilometriä kohden. Yhdysvaltalainen kuriiriyhtiö UPS käyttää tällä hetkellä kahta tätä tekniikkaa käyttävää kuorma-autoa (8).

8. Hydraulinen hybridi UPS:n palveluksessa

Yhdysvaltain armeija on testannut Humvee hybridimaasturit vuodesta 1985 lähtien. Arvioinneissa havaittiin paitsi suurempi dynamiikka ja suurempi polttoainetalous, myös esimerkiksi näiden koneiden pienempi lämpömerkki ja hiljaisempi toiminta, joilla, kuten arvata saattaa, voi olla suuri merkitys sotilaallisissa sovelluksissa.

Varhainen muoto meriliikenteen hybridivoimajärjestelmä oli laivoja, joiden mastoja oli purjeet ja Höyrykoneet kannen alla. Toinen esimerkki on jo mainittu diesel-sähköinen sukellusvene. Uudempiin, vaikkakin jälleen vanhanaikaisiin laivojen hybridipropulsiojärjestelmiin kuuluvat muun muassa suuret leijat yhtiöiltä, ​​kuten SkySails. Leijojen hinaus ne voivat lentää useita kertoja korkeammalla kuin korkeimmat laivan mastot ja siepata voimakkaammat ja tasaisemmat tuulet.

Hybridikonseptit ovat vihdoin löytäneet tiensä lentoliikenteeseen. Esimerkiksi prototyyppilentokone (9) oli varustettu hybridivaihtokalvojärjestelmällä (PEM) asti moottorin virtalähdejoka on kytketty tavanomaiseen potkuriin. Polttokenno antaa kaiken tehon risteilyvaiheeseen. Lentoonlähdön ja nousun aikana, lennon eniten tehoa vaativan segmentin aikana, järjestelmä käyttää kevyitä litiumioniakkuja. Esittelykone on myös Dimona-moottoripurjelentokone, jonka on rakentanut itävaltalainen Diamond Aircraft Industries, joka teki muutoksia koneen suunnitteluun. 16,3 metrin siipien kärkivälillä kone pystyy lentämään noin 100 km/h nopeudella käyttämällä polttokennosta tulevaa energiaa.

9 Boeingin polttokenno-esittelylentokonetta

Kaikki ei ole vaaleanpunaista

Ei voida kiistää sitä, että hybridiajoneuvojen suunnittelun monimutkaisuuden vuoksi kuin perinteisten ajoneuvojen osalta ajoneuvojen päästöjen väheneminen kompensoi enemmän kuin nämä päästöt. Hybridiautot voivat vähentää savua aiheuttavien epäpuhtauksien päästöjä jopa 90 prosenttia. ja puolittaa hiilidioksidipäästöt.

Huolimatta siitä, että Hybridiauto kuluttavat vähemmän polttoainetta kuin perinteiset autot, on edelleen huolta hybridiautojen akun ympäristövaikutuksista. Useimmat hybridiautojen akut jakautuvat nykyään kahteen tyyppiin: nikkeli-metallihydridi tai litium-ioni. Molempia pidetään kuitenkin edelleen ympäristöystävällisempinä kuin lyijyakkuja, jotka tällä hetkellä muodostavat suurimman osan bensiiniajoneuvojen käynnistysakkuista.

Tässä on huomattava, että tiedot eivät ole yksiselitteisiä. Yleiset myrkyllisyys- ja ympäristöaltistustasot nikkelihydridiakut katsotaan olevan paljon alhaisempi kuin tässä tapauksessa lyijyakkuja tai käyttämällä kadmiumia. Muut lähteet sanovat, että nikkelimetallihydridiakut ovat paljon myrkyllisempiä kuin lyijyakut ja että kierrätys ja turvallinen hävittäminen ovat paljon raskaampia. Erilaisilla liukenevilla ja liukenemattomilla nikkeliyhdisteillä, kuten nikkelikloridilla ja nikkelioksidilla, on osoitettu olevan hyvin tunnettuja karsinogeenisia vaikutuksia, jotka on vahvistettu eläinkokeissa.

Akut litowo-jonowe Niitä pidetään nykyään houkuttelevana vaihtoehdona, koska niiden energiatiheys on kaikista akuista suurin ja ne voivat tuottaa yli kolminkertaisen jännitteen NiMH-akkukennoihin verrattuna säilyttäen samalla suuret volyymit. Sähköenergia. Nämä akut tuottavat myös enemmän tehoa ja ovat tehokkaampia, välttäen suuremmassa määrin hukkaan kuluvaa tehoa ja tarjoavat erinomaisen kestävyyden, ja akun kesto on lähellä autoa. Lisäksi litiumioniakkujen käyttö vähentää auton kokonaispainoa ja antaa myös mahdollisuuden saada 30 prosenttia. parempi polttoainetalous kuin bensiinikäyttöisissä ajoneuvoissa, mikä vähentää hiilidioksidipäästöjä₂.

Valitettavasti tarkasteltavien tekniikoiden on määrä olla riippuvainen vaikeasti saatavilla olevista ja kalliimmista materiaaleista. Alas moottorin suunnittelu ja muut hybridiautojen osat tarvitsevat mm. harvinaisia ​​maametalleja. esimerkiksi dysprosium, harvinainen maametalli, jota tarvitaan erityyppisten kehittyneiden sähkömoottoreiden ja akkujärjestelmien valmistukseen hybridikäyttöjärjestelmissä. Tai neodyymi, toinen harvinainen maametalli, joka on keskeinen komponentti kestomagneettisähkömoottoreissa käytettävissä vahvoissa magneeteissa.

Lähes kaikki maailman harvinaiset maametallit tulevat pääasiassa Kiinasta. Useita ei-kiinalaisia ​​lähteitä, kuten Hoidas-järvi Pohjois-Kanadassa tai Veld-vuori Australiassa se on parhaillaan kehitteillä. Jos emme löydä vaihtoehtoisia ratkaisuja, joko uusien esiintymien tai harvinaisia ​​metalleja korvaavien materiaalien muodossa, materiaalien hinnat nousevat varmasti. Ja tämä voi suistaa suunnitelmat päästöjen vähentämiseksi poistamalla asteittain bensiini markkinoilta.

Hintojen nousun lisäksi on myös eettisiä ongelmia. Vuonna 2017 YK:n raportti paljasti väärinkäytökset lapsia kobolttikaivoksissa, erittäin tärkeä raaka-aine vihreille teknologioillemme, mukaan lukien uusimman sukupolven sähkömoottorit Kongon demokraattisessa tasavallassa (DCR). Maailma on oppinut lapsista, jotka joutuivat työskentelemään likaisissa, vaarallisissa ja usein myrkyllisissä kobolttikaivoksissa jo neljän vuoden iässä. Yhdistyneet Kansakunnat arvioi, että näissä kaivoksissa kuolee vuosittain noin kahdeksankymmentä lasta. Jopa 40 alaikäistä pakotettiin työskentelemään päivittäin. Joskus se on puhdas hybridiemme likainen hinta.

Pakoputkiinnovaatiot ovat rohkaisevia

On kuitenkin hyviä uutisia hybridimenetelmiä ja yleinen halu puhtaampiin autoihin. Tutkijat ovat viime aikoina kehittäneet lupaavan ja yllättävän dieselmoottoreiden yksinkertainen muunnosjoka voidaan yhdistää sähkökäyttöön hybridijärjestelmissä. Diesel ajot tämä voi tehdä niistä pienempiä, halvempia ja helpompi huoltaa. Ja mikä tärkeintä, ne ovat puhtaampia.

Charles Muller ja kolme hänen kollegansa Sandia National Laboratoryn tutkimuskeskuksessa työskentelivät muunnelman parissa, joka tunnetaan nimellä Channel Fuel Injection (DFI-). Se perustuu Bunsen-polttimen yksinkertaiseen periaatteeseen. Tutkijoiden mukaan DFI voi vähentää pakokaasupäästöjä ja DPF:n taipumusta tukkia nokea. Mullerin mukaan hänen keksintönsä voisi jopa pidentää öljynvaihtovälejä vähentämällä kampikammiossa olevan noen määrää.

Joten miten se toimii? suuttimet perinteisessä dieselissä ne muodostavat runsaita seoksia polttokammioalueille. Tiedemiesten mukaan nämä alueet sisältävät kuitenkin kahdesta kymmeneen kertaa enemmän polttoainetta kuin on tarpeen sen täydelliseen palamiseen. Tällaisella ylimääräisellä polttoaineella korkeassa lämpötilassa pitäisi olla taipumus muodostaa suuri määrä nokea. DFI-kanavien asennus mahdollistaa dieselpolttoaineen tehokkaan polton ilman, että nokea muodostuu vain vähän tai ei ollenkaan. "Seokset sisältävät vähemmän polttoainetta", Müller selittää uutta teknologiaa käsittelevässä julkaisussa.

Kanavat, joista Mr. Muller puhuu, ovat putkia, jotka on asennettu lyhyelle etäisyydelle suutinreikien ulostulopaikasta. Ne on asennettu sylinterinkannen alapuolelle suuttimen viereen. Müller uskoo, että ne valmistetaan lopulta korkeita lämpötiloja kestävästä seoksesta kestämään palamisen lämpöenergiaa. Hänen mukaansa hänen tiiminsä kehittämän keksinnön toteuttamiseen liittyvät lisäkustannukset jäävät kuitenkin pieneksi.

Kun polttojärjestelmä tuottaa vähemmän nokea, sitä voidaan käyttää tehokkaammin. pakokaasujen kierrätysjärjestelmä (EGR) vähentämään typen oksideja, NOx. Ratkaisun kehittäjien mukaan tämä voisi vähentää moottorista tulevan noen ja NOx:n määrän kymmenesosaan nykyisestä. He huomauttavat myös, että heidän konseptinsa auttaa vähentämään hiilidioksidipäästöjä.₂ ja muut aineet, jotka aiheuttavat ilmaston lämpenemistä.

Yllä oleva ei ole vain merkki siitä, että emme ehkä sano hyvästit dieselmoottoreille niin nopeasti, mistä monet ovat jo luovuttaneet. Polttomoottoriteknologian innovaatiot ovat jatkoa hybridien kasvavan suosion taustalla olevalle ajattelulle. Se on pienten askelten strategia, joka vähentää vähitellen ajoneuvojen ympäristökuormitusta. On kiva tietää, että tämänsuuntaiset innovaatiot näkyvät paitsi hybridin sähköosassa, myös polttoaineessa.