υβριδικό χρόνο

Σε μια κατάσταση όπου είναι δύσκολο να διατεθούν όλα τα χρήματα σε αμιγώς ηλεκτρικά οχήματα, έστω και μόνο λόγω της ακόμα μη ικανοποιητικής αυτονομίας, των ατελειών της μπαταρίας, της ενοχλητικής μακράς φόρτισης και των ανησυχιών της περιβαλλοντικής συνείδησης, οι υβριδικές λύσεις γίνονται μια λογική χρυσή τομή. Αυτό φαίνεται στα αποτελέσματα των πωλήσεων αυτοκινήτων.

Υβριδικό αυτοκίνητο αυτό το όχημα σε ένα τυπικό σύστημα εξοπλισμένο κινητήρα και ένα ή περισσότερα (1). Η ηλεκτρική κίνηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί όχι μόνο για τη μείωση της κατανάλωσης καυσίμου, αλλά και για την αύξηση της ισχύος. Σύγχρονα υβριδικά αυτοκίνητα χρησιμοποιούν πρόσθετες μεθόδους για τη βελτίωση της ενεργειακής απόδοσης, όπως π.χ. Σε ορισμένες εφαρμογές, ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης χρησιμοποιείται για την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας για την τροφοδοσία ενός ηλεκτροκινητήρα.

1. Διάγραμμα υβριδικού πετρελαιοηλεκτρικού οχήματος

Σε πολλά υβριδικά σχέδια εκπομπές καυσαερίων μειώνεται επίσης σβήνοντας τον κινητήρα εσωτερικής καύσης όταν είναι σταθμευμένος και ανάβοντάς τον ξανά όταν χρειάζεται. Οι σχεδιαστές προσπαθούν να εξασφαλίσουν ότι η αλληλεπίδραση με τον ηλεκτροκινητήρα βελτιστοποιεί τη λειτουργία του, για παράδειγμα, όταν ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης λειτουργεί σε χαμηλές ταχύτητες, η απόδοσή του είναι χαμηλή, καθώς απαιτεί την περισσότερη ενέργεια για να υπερνικήσει τη δική του αντίσταση. Σε ένα υβριδικό σύστημα, αυτό το απόθεμα μπορεί να χρησιμοποιηθεί αυξάνοντας την ταχύτητα του κινητήρα εσωτερικής καύσης σε επίπεδο κατάλληλο για τη φόρτιση της μπαταρίας.

Σχεδόν τόσο παλιά όσο τα αυτοκίνητα

Η ιστορία των υβριδικών αυτοκινήτων ξεκινά συνήθως το 1900, όταν ο Ferdinand Porsche παρουσίασε το μοντέλο στην Παγκόσμια Έκθεση στο Παρίσι. Gibrid Lohner-Porsche Mixte (2), το πρώτο πετρελαιοηλεκτρικό υβριδικό όχημα στον κόσμο. Αρκετές εκατοντάδες αντίγραφα αυτού του μηχανήματος πουλήθηκαν αργότερα. Δύο χρόνια αργότερα, ο Knight Neftal κατασκεύασε ένα υβριδικό αγωνιστικό αυτοκίνητο. Το 1905, ο Henri Pieper εισήγαγε ένα υβρίδιο στο οποίο ένας ηλεκτροκινητήρας μπορούσε να φορτίζει μπαταρίες.

Το 1915, η Woods Motor Vehicle Company, κατασκευαστής ηλεκτρικών οχημάτων, δημιούργησε το μοντέλο Dual Power με 4κύλινδρο κινητήρα εσωτερικής καύσης και ηλεκτροκινητήρα. Κάτω από την ταχύτητα των 24 km / h, το αυτοκίνητο δούλευε μόνο στον ηλεκτροκινητήρα μέχρι μέχρι να τελειώσει η μπαταρίακαι πάνω από αυτή την ταχύτητα, ενεργοποιήθηκε ο κινητήρας εσωτερικής καύσης, ο οποίος μπορούσε να επιταχύνει το αυτοκίνητο στα 56 km / h. Το Dual Power ήταν μια εμπορική αποτυχία. Ήταν πολύ αργό για την τιμή του και πολύ δύσκολο στην οδήγηση.

Το 1931, ο Erich Geichen πρότεινε ένα αυτοκίνητο του οποίου οι μπαταρίες φορτίστηκαν ενώ κατέβαινε ένα λόφο. Η ενέργεια παρεχόταν από έναν κύλινδρο πεπιεσμένου αέρα, ο οποίος αντλήθηκε χάρη σε κινητική ενέργεια ανταλλακτικά αυτοκινήτων που κατηφορίζουν.

Sανάκτηση ενέργειας κατά το φρενάρισμα, μια βασική εφεύρεση της σύγχρονης υβριδικής τεχνολογίας, αναπτύχθηκε το 1967 από την AMC για την American Motors και ονομάστηκε Energy Regeneration Brake.

Το 1989, η Audi κυκλοφόρησε το πειραματικό αυτοκίνητο Audi Duo. Ήταν παράλληλα υβριδικό βασισμένο στο Audi 100 Avant Quattro. Το αυτοκίνητο ήταν εξοπλισμένο με έναν ηλεκτροκινητήρα 12,8 ίππων που κινούσε τον πίσω άξονα. Αντλούσε ενέργεια από μπαταρία νικελίου καδμίου. Στον μπροστινό άξονα κινούνταν ένας πεντακύλινδρος βενζινοκινητήρας 2,3 λίτρων με 136 ίππους. Η πρόθεση της Audi ήταν να δημιουργήσει ένα αυτοκίνητο που θα κινούνταν από έναν κινητήρα εσωτερικής καύσης έξω από την πόλη και έναν ηλεκτροκινητήρα στην πόλη. Ο οδηγός έχει επιλέξει λειτουργία καύσης ή ηλεκτρική λειτουργία οδήγησης. Η Audi παρήγαγε μόνο δέκα αντίγραφα αυτού του μοντέλου. Το χαμηλό ενδιαφέρον των πελατών αποδόθηκε σε χαμηλότερες επιδόσεις από το τυπικό Audi 100 λόγω του επιπλέον φόρτου εργασίας.

Η σημαντική ανακάλυψη ήρθε από την Άπω Ανατολή

Η ημερομηνία από την οποία τα υβριδικά αυτοκίνητα εισήλθαν ευρέως στην αγορά και κέρδισαν πραγματική δημοτικότητα είναι μόλις το 1997, όταν εισήλθαν στην ιαπωνική αγορά. Toyota Prius (3). Αρχικά, αυτά τα αυτοκίνητα βρήκαν αγοραστές κυρίως σε περιβαλλοντικά ευαίσθητους κύκλους. Η κατάσταση άλλαξε την επόμενη δεκαετία, όταν οι τιμές του πετρελαίου άρχισαν να αυξάνονται ραγδαία. Από το δεύτερο μισό της περασμένης δεκαετίας, άλλοι κατασκευαστές άρχισαν επίσης να φέρνουν στην αγορά υβριδικά μοντέλα, που συχνά βασίζεται σε αδειοδοτημένες υβριδικές λύσεις Toyota. Στην Πολωνία, το Prius εμφανίστηκε σε εκθεσιακούς χώρους το 2004. Την ίδια χρονιά κυκλοφόρησε η δεύτερη γενιά του Prius και το 2009 η τρίτη.

Ακολούθησε την Toyota Honda, ένας άλλος ιαπωνικός γίγαντας της αυτοκινητοβιομηχανίας. πώληση μοντέλου Διορατικότητα (4), ένα μερικό παράλληλο υβριδικό, η εταιρεία ξεκίνησε το 1999 στις ΗΠΑ και την Ιαπωνία. Ήταν ένα πιο οικονομικό αυτοκίνητο από ένα προϊόν Toyota. Η πρώτη γενιά Prius sedan κατανάλωνε 4,5 l/100 km στην πόλη και 5,2 l/100 km εκτός πόλης. Δίτροχο Honda Insight Η πρώτη γενιά κατανάλωνε 3,9 l/100 km στην πόλη και 3,5 l/100 km εκτός πόλης.

Η Toyota κυκλοφόρησε νέες υβριδικές εκδόσεις αυτοκινήτων. Παραγωγή Toyota Auris Hybrid ξεκίνησε τον Μάιο του 2010. Ήταν το πρώτο υβριδικό παραγωγής στην Ευρώπη που πουλήθηκε λιγότερο από το Prius. Auris Hybrid είχε την ίδια κίνηση με το Prius, αλλά η κατανάλωση αερίου ήταν μικρότερη - 3,8 l / 100 km στο μικτό κύκλο.

Μέχρι τον Μάιο του 2007, η Toyota Motor Corporation είχε πουλήσει το πρώτο της εκατομμύριο υβριδικά. Δύο εκατομμύρια έως τον Αύγουστο του 2009, 6 εκατομμύρια έως τον Δεκέμβριο του 2013. Τον Ιούλιο του 2015, ο συνολικός αριθμός των υβριδικών Toyota ξεπέρασε τα 8 εκατομμύρια. Τον Οκτώβριο του 2015, οι πωλήσεις υβριδικών Toyota μόνο στην Ευρώπη ξεπέρασαν το ένα εκατομμύριο μονάδες. Το πρώτο τρίμηνο του 2019, τα υβρίδια αντιστοιχούσαν ήδη στο 50%. συνολικές πωλήσεις της Toyota στην ήπειρό μας. Τα πιο δημοφιλή μοντέλα σε αυτή την κατηγορία όμως δεν υπάρχουν άλλα Priuses, αλλά με συνέπεια Υβριδικό Yaris, C-HR Hybrid Όραζ Corolla Hybrid. Μέχρι το τέλος του 2020, η Toyota σκοπεύει να πουλήσει 15 εκατομμύρια υβριδικά, κάτι που, σύμφωνα με την εταιρεία, έγινε τον Ιανουάριο του τρέχοντος έτους, δηλ. στην αρχή. Ήδη το 2017, σύμφωνα με τον κατασκευαστή, 85 εκατομμύρια τόνοι εκπέμπονταν στην ατμόσφαιρα. διοξειδίου του άνθρακα μικρότερος.

Κατά τη διάρκεια μιας mainstream καριέρας που εκτείνεται σε περισσότερες από δύο δεκαετίες υβριδικά αυτοκίνητα έχουν προκύψει νέες καινοτομίες. Υβριδικό Hyundai Elantra LPI (5), που κυκλοφόρησε στη Νότια Κορέα τον Ιούλιο του 2009, ήταν ο πρώτος υβριδικός κινητήρας εσωτερικής καύσης που κινούνταν με υγραέριο. Elantra είναι ένα μερικό υβρίδιο που χρησιμοποιεί μπαταρίες πολυμερών λιθίου, επίσης για πρώτη φορά. Το Elantra κατανάλωνε 5,6 λίτρα βενζίνης ανά 100 χλμ και εκπέμπει 99 γρ./χλμ COXNUMX.₂. Το 2012, η ​​Peugeot βρήκε μια νέα λύση με το λανσάρισμα του 3008 Hybrid4 για την ευρωπαϊκή αγορά, του πρώτου υβριδικού diesel μαζικής παραγωγής. Σύμφωνα με τον κατασκευαστή, το 3008 Hybrid van κατανάλωνε 3,8 l/100 km καυσίμου ντίζελ και εκπέμπει 99 g/km CO.₂.

5. Hybrid Hyundai Elantra LPI

Το μοντέλο παρουσιάστηκε στη Διεθνή Έκθεση Αυτοκινήτου της Νέας Υόρκης το 2010. Lincoln MKZ Hybrid, η πρώτη υβριδική έκδοση με την ίδια τιμή με την κανονική έκδοση του ίδιου μοντέλου.

Μέχρι τον Απρίλιο του 2020, από το έτος ορόσημο 1997, περισσότερα από 17 εκατομμύρια υβριδικά ηλεκτρικά οχήματα είχαν πουληθεί παγκοσμίως. Ηγέτης της αγοράς είναι η Ιαπωνία, η οποία πούλησε περισσότερα από 2018 εκατομμύρια υβριδικά οχήματα μέχρι τον Μάρτιο του 7,5, ακολουθούμενη από τις ΗΠΑ, που πούλησαν συνολικά 2019 εκατομμύρια μονάδες μέχρι το 5,4 και 2020 εκατομμύρια υβριδικά οχήματα στην Ευρώπη μέχρι τον Ιούλιο του 3. Τα πιο γνωστά παραδείγματα ευρέως διαθέσιμων υβριδικών είναι, εκτός από το Prius, και οι υβριδικές εκδόσεις άλλων μοντέλων Toyota: Auris, Yaris, Camry και Highlander, Honda Insight, Lexus GS450h, Chevrolet Volt, Opel Ampera, Nissan Altima Hybrid.

Παράλληλες, σειρές και μικτές

Πολλά διαφορετικά γένη είναι επί του παρόντος κρυμμένα με τη γενική ονομασία "υβριδικό". συστήματα πρόωσης και ιδέες για μεγαλύτερη αποτελεσματικότητα. Πρέπει να θυμόμαστε ότι τώρα, καθώς ο σχεδιασμός αναπτύσσεται και προχωρά, μερικές φορές αποτυγχάνουν οι σαφείς ταξινομήσεις, επειδή χρησιμοποιούνται συνδυασμοί διαφόρων λύσεων συν νέες εφευρέσεις που παραβιάζουν την καθαρότητα του ορισμού. Ας ξεκινήσουμε διαιρώντας με τη διαμόρφωση μονάδας δίσκου.

W υβριδική κίνηση κινητήρας εσωτερικής καύσης παράλληλου τύπου και ηλεκτροκινητήρας συνδέονται μηχανικά με τους κινητήριους τροχούς. Ένα αυτοκίνητο μπορεί να τροφοδοτείται από κινητήρα εσωτερικής καύσης, ηλεκτροκινητήρα ή και τα δύο. Αυτό το σχήμα χρησιμοποιείται σε αυτοκίνητα Honda: Insight, Civic, Accord. Ένα άλλο παράδειγμα τέτοιου συστήματος είναι ο εναλλάκτης/μίζα ιμάντα της General Motors στο Chevrolet Malibu. Σε πολλά μοντέλα, ο κινητήρας εσωτερικής καύσης λειτουργεί επίσης ως γεννήτρια ηλεκτρικού ρεύματος.

Οι παράλληλοι κινητήρες που είναι γνωστοί επί του παρόντος στην αγορά αποτελούνται από κινητήρες εσωτερικής καύσης πλήρους ισχύος και μικρότερους (έως 20 kW) ηλεκτροκινητήρες, καθώς και μικρές μπαταρίες. Σε αυτά τα σχέδια, οι ηλεκτροκινητήρες χρειάζεται μόνο να υποστηρίζουν τον κύριο κινητήρα και όχι να είναι η κύρια πηγή ισχύος. Οι παράλληλες υβριδικές μονάδες μετάδοσης κίνησης θεωρούνται πιο αποτελεσματικές από συστήματα που βασίζονται μόνο σε κινητήρες εσωτερικής καύσης ίδιου μεγέθους, ειδικά στην οδήγηση σε πόλη και αυτοκινητόδρομο.

Σε ένα διαδοχικό υβριδικό σύστημα, το όχημα κινείται απευθείας μόνο από έναν ηλεκτροκινητήρα και ένας κινητήρας εσωτερικής καύσης χρησιμοποιείται για την κίνηση του συστήματος. γεννήτρια ηλεκτρικού ρεύματος καθώς. Το σύνολο των μπαταριών σε αυτό το σύστημα είναι συνήθως πολύ μεγαλύτερο, γεγονός που επηρεάζει το κόστος παραγωγής. Αυτή η διάταξη πιστεύεται ότι αυξάνει την απόδοση του κινητήρα εσωτερικής καύσης, ειδικά όταν οδηγείτε στην πόλη. Παράδειγμα σειριακό υβρίδιο Αυτό είναι ένα Nissan e-Power.

Μικτή υβριδική κίνηση συνδυάζει τα πλεονεκτήματα και των δύο παραπάνω λύσεων - παράλληλων και σειριακών. Αυτά τα «υβριδικά υβρίδια» θεωρούνται βέλτιστα από άποψη απόδοσης, σε σύγκριση με τις σειρές, που είναι πιο αποδοτικές σε χαμηλές ταχύτητες και τις παράλληλες, που είναι βέλτιστες σε υψηλότερες ταχύτητες. Ωστόσο, η παραγωγή τους ως πιο πολύπλοκα κυκλώματα είναι πιο ακριβή από παράλληλους κινητήρες. Ο κυρίαρχος κατασκευαστής μικτών υβριδικών κινητήρων είναι η Toyota. Χρησιμοποιούνται σε Toyota και Lexus, Nissan και Mazda (κυρίως με άδεια από την Toyota), Ford και General Motors.

Η ισχύς από δύο κινητήρες εσωτερικής καύσης και έναν παράλληλο μπορεί να μεταφερθεί στην κίνηση των τροχών χρησιμοποιώντας μια συσκευή του τύπου (διανομέας ισχύος), που είναι ένα απλό σύνολο πλανητικών γραναζιών. Άξονας κινητήρα εσωτερικής καύσης συνδεδεμένο με το πιρούνι των πλανητικών γραναζιών του κιβωτίου ταχυτήτων, την ηλεκτρική γεννήτρια - με το κεντρικό της κιβώτιο ταχυτήτων και τον ηλεκτροκινητήρα μέσω του κιβωτίου ταχυτήτων - με το εξωτερικό γρανάζι, από το οποίο η ροπή μεταδίδεται στους τροχούς. Αυτό σας επιτρέπει να μεταφέρετε μέρος περιστροφική ταχύτητα και η ροπή του κινητήρα εσωτερικής καύσης στους τροχούς και μέρος στη γεννήτρια. Εκ τούτου κινητήρα μπορεί να λειτουργεί εντός του βέλτιστου εύρους RPM ανεξάρτητα από την ταχύτητα του οχήματος, για παράδειγμα κατά την εκκίνηση, και το ρεύμα που παράγεται από τον εναλλάκτη χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία του ηλεκτροκινητήρα, του οποίου η υψηλή ροπή διατηρείται από τον κινητήρα εσωτερικής καύσης για την κίνηση των τροχών. Ο υπολογιστής, ο οποίος συντονίζει τη λειτουργία ολόκληρου του συστήματος, ρυθμίζει το φορτίο στη γεννήτρια και την παροχή ρεύματος στον ηλεκτροκινητήρα, ελέγχοντας έτσι τη λειτουργία του πλανητικού κιβωτίου ταχυτήτων ως ηλεκτρομηχανική συνέχεια μεταβλητής μετάδοσης. Κατά την επιβράδυνση και το φρενάρισμα, ο ηλεκτροκινητήρας λειτουργεί ως γεννήτρια για την επαναφόρτιση της μπαταρίας και κατά την εκκίνηση του κινητήρα εσωτερικής καύσης, η γεννήτρια λειτουργεί ως γεννήτρια. μίζα.

W πλήρης υβριδική κίνηση το αυτοκίνητο μπορεί να τροφοδοτηθεί είτε από τον κινητήρα μόνο, είτε από την μπαταρία μόνο ή και τα δύο. Παραδείγματα τέτοιου συστήματος είναι Hybrid Synergy Drive Toyota, υβριδικό σύστημα πέρασμα, Υβριδικό διπλής λειτουργίας παραγωγή General Motors / ChryslΠαραδείγματα οχημάτων: Toyota Prius, Toyota Auris Hybrid, Ford Escape Hybrid και Lexus RX400h, RX450h, GS450h, LS600h και CT200h. Αυτά τα αυτοκίνητα απαιτούν μεγάλες, αποδοτικές μπαταρίες. Χρησιμοποιώντας έναν μηχανισμό κατανομής ισχύος, τα οχήματα αποκτούν μεγαλύτερη ευελιξία με το κόστος της αυξημένης πολυπλοκότητας του συστήματος.

μερικό υβρίδιο Κατ 'αρχήν, αυτό είναι ένα συμβατικό αυτοκίνητο με εκτεταμένη μίζα, που επιτρέπει στον κινητήρα εσωτερικής καύσης να σβήνει κάθε φορά που το αυτοκίνητο κατηφορίζει, να φρενάρει ή να σταματά και να εκκινεί γρήγορα τον κινητήρα εάν χρειάζεται.

Μίζα Συνήθως εγκαθίσταται μεταξύ του κινητήρα και του κιβωτίου ταχυτήτων, αντικαθιστώντας τον μετατροπέα ροπής. Παρέχει πρόσθετη ενέργεια κατά την ανάφλεξη. Αξεσουάρ όπως το ραδιόφωνο και ο κλιματισμός μπορούν να ενεργοποιηθούν όταν ο κινητήρας εσωτερικής καύσης δεν λειτουργεί. Οι μπαταρίες φορτίζονται κατά το φρενάρισμα. Σε σύγκριση με τα πλήρη υβρίδια Τα μερικά υβρίδια έχουν μικρότερες μπαταρίες και μικρότερο ηλεκτροκινητήρα. Επομένως, το κενό βάρος τους και το κόστος παραγωγής τους είναι χαμηλότερα. Ένα παράδειγμα αυτού του σχεδιασμού ήταν το πλήρους μεγέθους Chevrolet Silverado Hybrid, που παρήχθη το 2005-2007. Έκανε οικονομία έως και 10 τοις εκατό. κατά το σβήσιμο και ενεργοποίηση του κινητήρα εσωτερικής καύσης και ανάκτηση ενέργειας κατά το φρενάρισμα.

Υβρίδια υβριδίων και ηλεκτρικών

Σε άλλη κατηγορία υβριδικών θα πρέπει να δοθεί περισσότερος χρόνος, κάτι που κατά κάποιο τρόπο είναι ένα ακόμη βήμα προς τα «καθαρά ηλεκτρικά». Πρόκειται για υβριδικά οχήματα (PHEV) στα οποία οι μπαταρίες για ηλεκτρική κίνηση μπορεί επίσης να φορτιστεί από εξωτερική πηγή (6). Έτσι, το PHEV μπορεί να θεωρηθεί υβρίδιο ενός υβριδικού και ενός ηλεκτρικού οχήματος. Είναι εξοπλισμένο βύσμα φόρτισης. Ως αποτέλεσμα, οι μπαταρίες είναι επίσης αρκετές φορές μεγαλύτερες, πράγμα που σημαίνει ότι είναι δυνατή η εγκατάσταση ενός ισχυρότερου ηλεκτροκινητήρα.

6. Διάγραμμα υβριδικού αυτοκινήτου

Ως αποτέλεσμα, τα υβριδικά αυτοκίνητα καταναλώνουν λιγότερα καύσιμα από τα κλασικά υβριδικά, μπορούν συνήθως να τρέξουν περίπου 50-60 km "με ρεύμα" χωρίς να ξεκινήσουν τον κινητήρα και έχουν επίσης καλύτερη απόδοση, επειδή τα υβριδικά είναι συχνά οι πιο ισχυρές επιλογές. αυτό το μοντέλο.

Η αυτονομία ενός ηλεκτρικού οχήματος PHEV είναι πολλές φορές μεγαλύτερη από αυτή ενός υβριδικού οχήματος χωρίς αυτό το χαρακτηριστικό. Αυτά τα λίγα δεκάδες χιλιόμετρα είναι αρκετά για ταξίδια στην πόλη, στη δουλειά ή στο μαγαζί. Για παράδειγμα, σε Skoda Superb iV (7) Η μπαταρία μπορεί να αποθηκεύσει έως και 13 kWh ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία παρέχει αυτονομία έως και 62 km σε λειτουργία μηδενικών εκπομπών. Χάρη σε αυτό, όταν παρκάρουμε το υβριδικό μας στο σπίτι και επιστρέφουμε στο σπίτι, μπορούμε να επιτύχουμε μέση κατανάλωση καυσίμου 0 l/100 km. Ο κινητήρας εσωτερικής καύσης προστατεύει την μπαταρία από την αποφόρτιση σε μέρος όπου δεν υπάρχει πρόσβαση σε πηγή ενέργειας και, φυσικά, σας επιτρέπει να μην ανησυχείτε για την εμβέλεια σε μεγάλα ταξίδια.

7. Skoda Superb iV υβριδικό κατά τη φόρτιση

εξίσου σημαντικό τύπου υβρίδια εξοπλισμένο με ισχυρούς ηλεκτροκινητήρες Skoda Superb iV οι παράμετροι του είναι 116 ίπποι. και 330 Nm ροπής. Χάρη σε αυτό, το αυτοκίνητο όχι μόνο επιταχύνει αμέσως (ο ηλεκτροκινητήρας οδηγεί το αυτοκίνητο το ίδιο γρήγορα, ανεξάρτητα από την ταχύτητα που τρέχει αυτή τη στιγμή), επειδή η Skoda αναφέρει ότι το Superb επιταχύνει στα 60 km/h σε 5 δευτερόλεπτα, αλλά μπορεί επίσης να επιταχύνει το αυτοκίνητο στα 140 km/h – αυτό σας επιτρέπει να οδηγείτε χωρίς άγχος και σε λειτουργία μηδενικών εκπομπών, για παράδειγμα σε περιφερειακούς δρόμους ή αυτοκινητόδρομους.

Κατά την οδήγηση, το αυτοκίνητο τροφοδοτείται συνήθως και από τους δύο κινητήρες (ο κινητήρας εσωτερικής καύσης τροφοδοτείται από ηλεκτρική ενέργεια, επομένως καταναλώνει λιγότερα καύσιμα από ότι σε ένα συμβατικό αυτοκίνητο), αλλά όταν απελευθερώνετε το αέριο, φρενάρετε ή οδηγείτε με σταθερή ταχύτητα, η εσωτερική κινητήρας εσωτερικής καύσης σβήνει τον κινητήρα και μόνο μετά ηλεκτρικό μοτέρ κινεί τροχούς. Έτσι το μηχάνημα λειτουργεί ακριβώς όπως κλασικό υβρίδιο και αποκαθιστά την ενέργεια με τον ίδιο τρόπο - με κάθε φρενάρισμα, η ενέργεια αποκαθίσταται και πηγαίνει στις μπαταρίες με τη μορφή ηλεκτρικού ρεύματος. στο μέλλον, χρησιμεύει ακριβώς για να διασφαλίσει ότι ο κινητήρας εσωτερικής καύσης μπορεί να σβήνει πιο συχνά.

Το πρώτο plug-in υβριδικό όχημα κυκλοφόρησε στην αγορά από τον Κινέζο κατασκευαστή BYD Auto τον Δεκέμβριο του 2008. Ήταν το μοντέλο F3DM PHEV-62. Πρεμιέρα της plug-in υβριδικής έκδοσης του πιο δημοφιλούς ηλεκτρικού αυτοκινήτου στον κόσμο, Chevrolet Voltπραγματοποιήθηκε το 2010. Τ.oyota έκανε πρεμιέρα το 2012.

Αν και δεν λειτουργούν όλα τα μοντέλα με τον ίδιο τρόπο, τα περισσότερα μπορούν να λειτουργήσουν σε δύο ή περισσότερες λειτουργίες: "όλα ηλεκτρικά" όπου ο κινητήρας και η μπαταρία παρέχουν όλη την ενέργεια για το αυτοκίνητο και "υβριδικό" που χρησιμοποιεί τόσο ηλεκτρική ενέργεια όσο και βενζίνη. Τα PHEV λειτουργούν συνήθως σε πλήρως ηλεκτρική λειτουργία, λειτουργώντας με ηλεκτρική ενέργεια μέχρι να τελειώσει η μπαταρία. Ορισμένα μοντέλα μεταβαίνουν σε υβριδική λειτουργία αφού επιτύχουν μια ταχύτητα στόχο στον αυτοκινητόδρομο, συνήθως γύρω στα 100 km/h.

Εκτός από το Skoda Superb iV που περιγράφηκε παραπάνω, τα πιο διάσημα και δημοφιλή υβριδικά μοντέλα είναι τα Kia Niro PHEV, Hyundai Ioniq Plug-in, BMW 530e και X5 xDrive45e, Mercedes E 300 ei E 300 de, Volvo XC60 Recharge, Ford Kuga PHEV, Audi. Q5 TFSI e, Porsche Cayenne E-Hybrid.

Υβρίδια από τα βάθη της θάλασσας μέχρι τους ουρανούς

Αξίζει να το θυμόμαστε αυτό υβριδική κίνηση χρησιμοποιείται όχι μόνο στο τμήμα των αυτοκινήτων και των αυτοκινήτων γενικότερα. για παράδειγμα υβριδικά συστήματα μετάδοσης κίνησης χρήση κινητήρες ντίζελ Lub στροβιλοηλεκτρικό για την τροφοδοσία σιδηροδρομικών μηχανών, λεωφορείων, φορτηγών, κινητών υδραυλικών μηχανών και πλοίων.

Σε μεγάλες κατασκευές, συνήθως μοιάζει με αυτό κινητήρας ντίζελ/στροβίλου κινεί μια ηλεκτρική γεννήτρια ή υδραυλική αντλίαπου κινεί έναν ηλεκτρικό/υδραυλικό κινητήρα. Στα μεγαλύτερα οχήματα, η σχετική απώλεια ισχύος μειώνεται και τα οφέλη της διανομής ισχύος μέσω καλωδίων ή σωλήνων αντί των μηχανικών εξαρτημάτων γίνονται πιο εμφανή, ειδικά όταν η ισχύς μεταφέρεται σε πολλαπλά συστήματα μετάδοσης κίνησης, όπως τροχοί ή έλικες. Μέχρι πρόσφατα, τα βαρέα οχήματα είχαν μικρή παροχή δευτερογενούς ενέργειας, όπως οι υδραυλικοί συσσωρευτές / συσσωρευτές.

Μερικά από τα παλαιότερα υβριδικά σχέδια ήταν μη πυρηνικά υποβρύχιαλειτουργεί με ακατέργαστο ντίζελ και υποβρύχιες μπαταρίες. Για παράδειγμα, τα υποβρύχια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου χρησιμοποιούσαν τόσο σειριακά όσο και παράλληλα συστήματα.

Λιγότερο γνωστά, αλλά όχι λιγότερο ενδιαφέροντα σχέδια καυσίμου-υδραυλικά υβρίδια. Το 1978, μαθητές στο επαγγελματικό και τεχνικό κέντρο της Minnesota Hennepin στη Μινεάπολη μετέτρεψαν ένα Volkswagen Beetle σε βενζινοϋδραυλικό υβριδικό με τελειωμένα εξαρτήματα. Στη δεκαετία του '90, Αμερικανοί μηχανικοί από το εργαστήριο EPA ανέπτυξαν μια "πετροϋδραυλική" μετάδοση για ένα τυπικό αμερικανικό σεντάν.

Το αυτοκίνητο της δοκιμής έφτασε σε ταχύτητα περίπου 130 km/h σε μικτούς κύκλους οδήγησης αστικού και αυτοκινητόδρομου. Η επιτάχυνση από 0 έως 100 km/h ήταν 8 δευτερόλεπτα χρησιμοποιώντας κινητήρα ντίζελ 1,9 λίτρων. Η EPA υπολόγισε ότι τα υδραυλικά εξαρτήματα μαζικής παραγωγής πρόσθεσαν μόλις 700 $ στην τιμή του αυτοκινήτου. Οι δοκιμές EPA δοκίμασαν τη βενζινοϋδραυλική υβριδική σχεδίαση του Ford Expedition, η οποία κατανάλωνε 7,4 λίτρα καυσίμου ανά 100 χιλιόμετρα στην κίνηση στην πόλη. Η αμερικανική εταιρεία ταχυμεταφορών UPS λειτουργεί επί του παρόντος δύο φορτηγά που χρησιμοποιούν αυτήν την τεχνολογία (8).

8. Υδραυλικό υβρίδιο σε υπηρεσία UPS

Ο αμερικανικός στρατός έκανε δοκιμές Υβριδικά SUV Humvee από το 1985. Οι αξιολογήσεις σημείωσαν όχι μόνο μεγαλύτερη δυναμική και μεγαλύτερη οικονομία καυσίμου, αλλά επίσης, για παράδειγμα, μικρότερη θερμική υπογραφή και πιο αθόρυβη λειτουργία αυτών των μηχανών, η οποία, όπως μπορείτε να μαντέψετε, μπορεί να έχει μεγάλη σημασία σε στρατιωτικές εφαρμογές.

πρώιμη μορφή υβριδικό σύστημα πρόωσης για θαλάσσιες μεταφορές υπήρχαν πλοία με πανιά στα κατάρτια και ατμομηχανές κάτω από το κατάστρωμα. Ένα άλλο παράδειγμα έχει ήδη αναφερθεί ντίζελ-ηλεκτρικό υποβρύχιο. Τα νεότερα, αν και παλιομοδίτικα, υβριδικά συστήματα πρόωσης για πλοία περιλαμβάνουν, μεταξύ άλλων, μεγάλους χαρταετούς από εταιρείες όπως η SkySails. Ρυμούλκηση χαρταετών μπορούν να πετάξουν σε υψόμετρα πολλές φορές υψηλότερα από τα υψηλότερα κατάρτια πλοίων, αναχαιτίζοντας ισχυρότερους και πιο σταθερούς ανέμους.

Τα υβριδικά concepts βρήκαν επιτέλους τον δρόμο τους στην αεροπορία. Για παράδειγμα, το πρωτότυπο αεροσκάφος (9) ήταν εξοπλισμένο με υβριδικό σύστημα ανταλλαγής μεμβράνης (PEM) έως τροφοδοτικό κινητήραπου συνδέεται με μια συμβατική προπέλα. Η κυψέλη καυσίμου παρέχει όλη την ισχύ για τη φάση της κρουαζιέρας. Κατά την απογείωση και την ανάβαση, το πιο απαιτητικό τμήμα της πτήσης, το σύστημα χρησιμοποιεί ελαφριές μπαταρίες ιόντων λιθίου. Το αεροσκάφος επίδειξης είναι επίσης το μηχανοκίνητο ανεμόπτερο Dimona, που κατασκευάστηκε από την αυστριακή εταιρεία Diamond Aircraft Industries, η οποία πραγματοποίησε τροποποιήσεις στον σχεδιασμό του αεροσκάφους. Με άνοιγμα φτερών 16,3 μέτρων, το αεροσκάφος θα μπορεί να πετά με ταχύτητα περίπου 100 km/h, χρησιμοποιώντας την ενέργεια που λαμβάνει από την κυψέλη καυσίμου.

9 Αεροσκάφος επίδειξης κυψελών καυσίμου Boeing

Δεν είναι όλα ροζ

Είναι αναμφισβήτητο ότι, λόγω της πολυπλοκότητας του σχεδιασμού των υβριδικών οχημάτων από ό,τι στην περίπτωση των συμβατικών οχημάτων, η μείωση των εκπομπών των οχημάτων υπεραντιστάθμιση αυτών των εκπομπών. Τα υβριδικά οχήματα μπορούν να μειώσουν τις εκπομπές ρύπων που προκαλούν αιθαλομίχλη έως και 90 τοις εκατό. και μείωσε τις εκπομπές άνθρακα στο μισό.

Παρά το γεγονός αυτό Υβριδικό αυτοκίνητο καταναλώνουν λιγότερα καύσιμα από τα συμβατικά αυτοκίνητα, εξακολουθεί να υπάρχει ανησυχία για τις περιβαλλοντικές επιπτώσεις της μπαταρίας του υβριδικού αυτοκινήτου. Οι περισσότερες μπαταρίες υβριδικών αυτοκινήτων σήμερα ανήκουν σε έναν από τους δύο τύπους: υδρίδιο νικελίου-μετάλλου ή ιόντων λιθίου. Ωστόσο, και οι δύο εξακολουθούν να θεωρούνται πιο φιλικές προς το περιβάλλον από τις μπαταρίες μολύβδου, οι οποίες επί του παρόντος αποτελούν την πλειοψηφία των μπαταριών εκκίνησης στα βενζινοκίνητα οχήματα.

Πρέπει να σημειωθεί εδώ ότι τα δεδομένα δεν είναι μονοσήμαντα. Γενικά επίπεδα τοξικότητας και περιβαλλοντικής έκθεσης μπαταρίες υδριδίου νικελίου θεωρείται πολύ χαμηλότερο από ό,τι στην περίπτωση μπαταρίες μολύβδου οξέος ή χρησιμοποιώντας κάδμιο. Άλλες πηγές λένε ότι οι μπαταρίες νικελίου-υδριδίου μετάλλου είναι πολύ πιο τοξικές από τις μπαταρίες μολύβδου-οξέος και ότι η ανακύκλωση και η ασφαλής απόρριψη είναι πολύ πιο επαχθείς. Διάφορες διαλυτές και αδιάλυτες ενώσεις νικελίου, όπως το χλωριούχο νικέλιο και το οξείδιο του νικελίου, έχει αποδειχθεί ότι έχουν γνωστές καρκινογόνες επιδράσεις που επιβεβαιώθηκαν σε πειράματα σε ζώα.

Μπαταρίες litowo-jonowe Θεωρούνται πλέον μια ελκυστική εναλλακτική λύση επειδή έχουν την υψηλότερη ενεργειακή πυκνότητα από οποιαδήποτε μπαταρία και μπορούν να παράγουν περισσότερο από τρεις φορές την τάση των κυψελών μπαταρίας NiMH διατηρώντας παράλληλα υψηλούς όγκους. Ηλεκτρική ενέργεια. Αυτές οι μπαταρίες παράγουν επίσης περισσότερη ισχύ και είναι πιο αποδοτικές, αποφεύγοντας τη σπατάλη ενέργειας σε μεγαλύτερο βαθμό και παρέχουν ανώτερη ανθεκτικότητα, με τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας να πλησιάζει αυτή ενός αυτοκινήτου. Επιπλέον, η χρήση μπαταριών ιόντων λιθίου μειώνει το συνολικό βάρος του αυτοκινήτου και σας επιτρέπει επίσης να πάρετε το 30 τοις εκατό. βελτιωμένη οικονομία καυσίμου από τα βενζινοκίνητα οχήματα, με επακόλουθη μείωση των εκπομπών CO₂.

Δυστυχώς, οι υπό εξέταση τεχνολογίες προορίζονται να εξαρτώνται από δυσεύρετα και ακριβότερα υλικά. Κάτω σχεδιασμός κινητήρα και άλλα μέρη υβριδικών οχημάτων χρειάζονται, μεταξύ άλλων, μέταλλα σπάνιων γαιών. για παράδειγμα δυσπρόσιο, στοιχείο σπανίων γαιών που απαιτείται για την παραγωγή διαφόρων τύπων προηγμένων ηλεκτροκινητήρων και συστημάτων μπαταριών σε υβριδικά συστήματα πρόωσης. Ή νεοδύμιο, ένα άλλο μέταλλο σπάνιων γαιών που αποτελεί βασικό συστατικό των μαγνητών υψηλής αντοχής που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρικούς κινητήρες μόνιμου μαγνήτη.

Σχεδόν όλες οι σπάνιες γαίες στον κόσμο προέρχονται κυρίως από την Κίνα. Αρκετές μη κινεζικές πηγές όπως π.χ Λίμνη Χοϊδά στον βόρειο Καναδά ή Όρος Veld στην Αυστραλία βρίσκεται επί του παρόντος υπό ανάπτυξη. Αν δεν βρούμε εναλλακτικές λύσεις, είτε με τη μορφή νέων κοιτασμάτων είτε υλικών που θα αντικαταστήσουν τα σπάνια μέταλλα, τότε σίγουρα θα υπάρξει αύξηση στις τιμές των υλικών. Και αυτό θα μπορούσε να εκτροχιάσει τα σχέδια για τη μείωση των εκπομπών ρύπων με τη σταδιακή κατάργηση της βενζίνης από την αγορά.

Υπάρχουν επίσης προβλήματα, εκτός από την άνοδο των τιμών, ηθικής φύσεως. Το 2017, μια έκθεση του ΟΗΕ αποκάλυψε καταχρήσεις παιδιά στα ορυχεία κοβαλτίου, μια εξαιρετικά σημαντική πρώτη ύλη για τις πράσινες τεχνολογίες μας, συμπεριλαμβανομένης της τελευταίας γενιάς ηλεκτρικών κινητήρων στη Λαϊκή Δημοκρατία του Κονγκό (DCR). Ο κόσμος έμαθε για τα παιδιά που αναγκάζονταν να εργάζονται στα βρώμικα, επικίνδυνα και συχνά τοξικά ορυχεία κοβαλτίου ήδη από την ηλικία των τεσσάρων ετών. Τα Ηνωμένα Έθνη υπολογίζουν ότι περίπου ογδόντα παιδιά πεθαίνουν σε αυτά τα ορυχεία κάθε χρόνο. Έως και 40 ανήλικοι αναγκάζονταν να εργάζονται καθημερινά. Μερικές φορές αυτή είναι η βρώμικη τιμή των καθαρών υβριδίων μας.

Οι καινοτομίες του σωλήνα εξάτμισης είναι ενθαρρυντικές

Ωστόσο, υπάρχουν καλά νέα για υβριδικές μεθόδους και μια γενική επιθυμία για καθαρότερα αυτοκίνητα. Οι ερευνητές ανέπτυξαν πρόσφατα μια πολλά υποσχόμενη και εκπληκτική απλή τροποποίηση κινητήρων ντίζελπου μπορεί να συνδυαστεί με ηλεκτροκίνηση σε υβριδικά συστήματα. Κινητήρες ντίζελ Αυτό μπορεί να τα κάνει μικρότερα, φθηνότερα και ευκολότερα στη συντήρηση. Και το πιο σημαντικό, θα είναι πιο καθαρά.

Ο Charles Mueller και τρεις από τους συναδέλφους του στο ερευνητικό κέντρο Sandia National Laboratory εργάζονταν σε μια τροποποίηση γνωστή ως Channel Fuel Injection (DFI-). Βασίζεται στην απλή αρχή του καυστήρα Bunsen. Οι επιστήμονες λένε ότι το DFI μπορεί να μειώσει τις εκπομπές καυσαερίων και την τάση του DPF να φράζει την αιθάλη. Σύμφωνα με τον Muller, η εφεύρεσή του θα μπορούσε ακόμη και να επεκτείνει τα διαστήματα αλλαγής λαδιού μειώνοντας την ποσότητα αιθάλης στο στροφαλοθάλαμο.

Πως λειτουργεί, λοιπόν? Ακροφύσια στο συμβατικό diesel δημιουργούν πλούσια μείγματα στους χώρους του θαλάμου καύσης. Ωστόσο, σύμφωνα με τους επιστήμονες, οι περιοχές αυτές περιέχουν από δύο έως δέκα φορές περισσότερα καύσιμα από όσα είναι απαραίτητα για την πλήρη καύση του. Με τέτοια περίσσεια καυσίμου σε υψηλή θερμοκρασία, θα πρέπει να υπάρχει μια τάση σχηματισμού μεγάλης ποσότητας αιθάλης. Η εγκατάσταση αγωγών DFI επιτρέπει την αποτελεσματική καύση του καυσίμου ντίζελ με ελάχιστο ή καθόλου σχηματισμό αιθάλης. «Τα μείγματά μας περιέχουν λιγότερα καύσιμα», εξηγεί ο Müller σε μια δημοσίευση για τη νέα τεχνολογία.

Τα κανάλια για τα οποία μιλάει ο κ. Muller είναι σωλήνες τοποθετημένοι σε μικρή απόσταση από το σημείο που εξέρχονται από τις οπές των ακροφυσίων. Τοποθετούνται στην κάτω πλευρά της κυλινδροκεφαλής δίπλα στον εγχυτήρα. Ο Müller πιστεύει ότι τελικά θα κατασκευαστούν από ένα κράμα ανθεκτικό σε υψηλές θερμοκρασίες για να αντέχουν τη θερμική ενέργεια της καύσης. Ωστόσο, σύμφωνα με τον ίδιο, το πρόσθετο κόστος που σχετίζεται με την εφαρμογή της εφεύρεσης που αναπτύχθηκε από την ομάδα του θα είναι μικρό.

Όταν ένα σύστημα καύσης παράγει λιγότερη αιθάλη, μπορεί να χρησιμοποιηθεί πιο αποτελεσματικά. σύστημα ανακύκλωσης καυσαερίων (EGR) για τη μείωση των οξειδίων του αζώτου, NOx. Σύμφωνα με τους δημιουργούς της λύσης, αυτό θα μπορούσε να μειώσει την ποσότητα αιθάλης και NOx που βγαίνει από τον κινητήρα στο ένα δέκατο του τρέχοντος επιπέδου. Σημειώνουν επίσης ότι η ιδέα τους θα συμβάλει στη μείωση των εκπομπών CO.₂ και άλλες ουσίες που προκαλούν υπερθέρμανση του πλανήτη.

Τα παραπάνω δεν είναι μόνο ένα σημάδι ότι, ίσως, δεν θα αποχαιρετήσουμε τόσο γρήγορα τους κινητήρες ντίζελ, από τους οποίους πολλοί έχουν ήδη εγκαταλείψει. Οι καινοτομίες στην τεχνολογία κίνησης καύσης αποτελούν συνέχεια της σκέψης πίσω από την αυξανόμενη δημοτικότητα των υβριδικών. Είναι μια στρατηγική μικρών βημάτων, με σταδιακή μείωση της επιβάρυνσης του περιβάλλοντος από τα οχήματα. Είναι ωραίο να γνωρίζουμε ότι καινοτομίες προς αυτή την κατεύθυνση εμφανίζονται όχι μόνο στο ηλεκτρικό κομμάτι του υβριδικού, αλλά και στο καύσιμο.