Какими будут автомобили в будущем?Это будет экологичным, практически или полностью без вредных выбросов автомобиль. Удобное и безопасное транспортное средство, которым не надо будет управлять. Компактный для парковки и превращающийся в просторный автомобиль-трансформер.
Что мы ждем от машин, которые, возможно, изменят представление, каким должен быть автомобиль XXI века.
Сейчас все больше людей стремятся в крупные города-мегаполисы, дороги и улицы которых в самые часы-пики превращаются в одну сплошную пробку. А что самое трудное, так это втиснуть свою машину, чтобы припарковаться. Дизайнеры из компании MIT еще давно начали работать над проблемой: как сделать автомобиль компактным для парковки, и в то же время удобным при передвижении и комфортным в салоне. Еще до того, как города охватила огромная паутина пробок автопроизводители задумывались о создании городского мини-кара. Первый такой мини, который может ездить даже по тротуарам, не причиняя помех пешеходам, который, можно сказать, стал прародителем CityCar, вы можете увидеть на картинке.
Так появился CityCar. Этот двухместный автомобиль может складываться и раскладываться в длину. Так в разложенном состоянии его длина составит 2,5 метра, а в максимально сложенном всего 1,5 метра. Припарковать такой автомобиль не составит труда, тем более, что авто может вращаться вокруг своей оси, ведь каждое колесо поворачивается на 120 градусов и имеет свой микродвигатель. Теперь чтобы припарковаться в узком месте длиной всего чуть более 1,5 метра, достаточно просто втиснуться.
А что если прижаться слишком близко боковой частью авто к стене или другому автомобилю? Теперь и это возможно. Водитель может прижать свой CityCar куда угодно, а выйти через открывающееся вперед ветровое стекло.
Самая большая проблема которой озадачены экологи со всего мира - это выбросы отработавших газов. Современные автомобилестроители уже внедряют в свои авто катализаторы, уменьшающие загрязнение окружающего воздуха, делают гибридные двигатели, работающие наполовину от электричества, наполовину от топлива. Многие концерны уже предлагают полностью электрифицированные автомобили, а кто-то придумал машину, которая работает на обычных мусорных отходах. Но компания MDI придумала уникальный автомобиль, двигатель которого работает на обычном воздухе.
AirPod - так назвали этот экомобиль, который способен быть полностью экологичным без единого выброса вредных отходов. Ведь эта машина питается обычным воздухом, которым мы дышим и выбрасывает его же - воздух обратно в атмосферу. Оказывается воздушный двигатель этого авто работает почти по такому же принципу, как двигатель внутреннего сгорания, только вместе горючей смеси, поршни двигает сильно сжатый воздух.
Правда, у этого авто есть свои сложности. Так как воздух в баке должен быть под очень сильным давлением, это может быть опасным при повреждении, то разработчики нашли способ обезопасить его. При повреждении бак начинает расслаиваться, образуя множество трещин и воздух начнет покидать его. Так что, при эксплуатации такого транспортного средства выброс CO2 будет по сути нулевым. Кстати, индийский концерн TaTa, который славится своими маленькими и самыми недорогими автомобильчиками уже подписал соглашение о разработке воздушного двигателя в новых экомобилях.
Многие компании стараются облегчить труд водителя, помогая ему в управлении автомобилем, помогая парковаться, а некоторые, так уже сами паркуются, практически без его участия. Но чтобы машина сама начинала движение, выбирала маршрут, двигалась соблюдая все правила дорожного движения, полностью без участия водителя, такое решение предложила компания Google, которая разработала машину, способную двигаться и водить самостоятельно.
GoogleCar - автомобиль, созданный на базе Toyota Prius уже прошел более 500 000 километров испытаний в штатах Невада и Калифорния (США). Ведь только там местные законы позволяют передвигаться автомобилям, которые способны осуществлять движение без участия водителя.
Как же это работает? На крыше GoogleCar установлен оптический радар, который пускает 64 расходящихся сенсорных луча, они сканируют пространство вокруг авто за один поворот зеркала и передают 3-х мерную картинку в процессор. В бамперах также находятся сенсоры, которые следят за препятствиями на дороге, пешеходами и другими машинами. В верхней части ветрового стекла находится камера, которая различает сигналы светофора и читает дорожные знаки.
Маршрут бортовой компьютер прокладывает по GPS и выбирает оптимальное движение. По всей информации компьютер регулирует газом, тормозом, движением рулевого колеса и другими свето-звуковыми функциями автомобиля. Так, что можно сказать, что профессию шофера в будущем, к сожалению, ждет такая же участь, что и кучеров в начале XX века.
И, конечно, самая большая задача для производителей автошин, стала разработка такой шины, которую практически невозможно было повредить. Решение стоит за не надувной шиной, которая, кстати, уже используется на гоночных болидах, в строительной технике и на марсоходе Curiosity. В обычной же шине машина своим весом опирается об сжатый давлением воздух, что благополучно сказывается на подвеске и трении о дорожное покрытие, а как же тогда сделать шину без воздуха?
Компания Bridgestone разработала уникальную шину, которая опирается не на сжатый воздух, а на целую сетку переплетенных резиновых спиц. такие спицы сделаны из сверхпрочной и в то же время гибкой термопластичной резины, располагаются под определенным углом, что значительно снижает нагрузку, а протектор остается такой же, как и у обычной шины. Пока такая шина легко используется на гольфкаре, осталось только поэкспериментировать с увеличением грузоподъемности и в скором будущем сверхновая шина может оказаться уже на прилавке ближайшего автомагазина.
xn----8sbiecm6bhdx8i.xn--p1ai
Оглавление
1. Введение
2. Разновидности автомобиля будущего (Гибридный, Электромобиль, Автомобиль на водородном топливе)
3. Гибридный автомобиль. Преимущества, недостатки, характеристика, пример.
4. Электромобиль. Преимущества, недостатки, характеристика, пример.
5. Автомобиль на водородном топливе. Преимущества, недостатки, характеристика, пример.
6. Вывод
Антропологи и футурологи с завидным упорством рисуют нам будущие изменения в человеке. Несмотря на то, что современные ученые ни при каких обстоятельствах не смогут проверить свою правоту, работая "в стол" для тех самых потомков, они все равно продолжают работать и изводить нынешних людей страшилками. В общем, из-за потребления йогуртов и фарша, из-за использования компьютера будем мы круглоголовые, беззубые и трехпалые. Такому монстру все равно надо будет ездить на каком-то автомобиле. И автопроизводители, хотя и не говорят об этом, точно ведут переговоры с антропологами, чтобы понять, каким должен быть авто будущего.
Поскольку цикл жизни автомобиля гораздо меньше, чем у человека, автомобильные изменения появляются быстрее, и у нас уже есть шанс увидеть предпосылки развития транспорта будущего.
Большое количество транспорта, сосредоточенного на маленьком клочке земли, привело к тому, что транспортные средства начали уменьшаться. Человеку больше не надо перевозить крупногабаритные предметы и много детей, поэтому все дизайнеры и инженеры начинают уделять больше внимания маленьким машинам. В них появляются и массажеры, и помощники парковки, и датчики всего на свете, а маленькая городская капсула превращается в комфортабельную космическую термоколяску. Тенденция к уменьшению самого автомобиля, правда, не вяжется с предсказаниями о том, что человек станет выше. Но на модных MINI, Fiat 500, Smart ездит пол-Европы и даже бородатые крепыши не брезгуют садиться в компактный авто. Конечно, до премиум комфорта таким машинам еще далеко, но тенденция налицо.
Самостоятельная парковка для автомобиля - это уже почти обязательная программа для поступления в премиум-класс. Большой комфортный авто - так будь добр, облегчи владельцу парковку между малолитражками в городе. Lexus предлагает Park Assist, при парковке система сама крутит руль, водителю же надо только нажимать на тормоз и правильно показать искусственному мозгу, куда именно нужно встать. Volkswagen презентует систему, которая вообще предполагает, что водитель немедленно убирается из машины со своим брелоком и извне дает автомобилю сигнал парковаться. С помощью многочисленных датчиков автомобиль понимает, куда можно ехать, а куда нет, а система переключает передачи, крутит руль и контролирует скорость. У Nissan в арсенале есть разработка набора камер, стереоизображение с которых показывает общую картинку происходящего со всех углов авто. Система Bird View появилась на Infinity EX. Умение контролировать движение автоматически, крутить руль и анализировать скорость - задатки автопилота. Добавить еще наработки от активного круиз контроля, и получится почти готовое решение для новой автомобильной сенсации - беспилотного вождения.
Внутри авто должно быть похоже на компьютер. Ведь трехпалый человек будущего так свыкнется с мышкой и сенсорными дисплеями, что едва ли сможет что-то удерживать в руках, кроме чашки. Так что салон авто будущего мог бы быть похож на внутренности концепта Nissan Mixim, который сделан для японских детей ближайшего будущего, вместо материнской груди с рождения знакомых с "тамагочи" и Need For Speed. Руль у Mixim все-таки есть, но он не круглый и похож на джойстик автомобильного симулятора, ну и все остальные органы управления сенсорные, тоже заимствованные у игровой консоли.
Вечный вопрос общения с другими автомобилями должен быть тоже решен. Люди ведь общаться будут друг с другом реже, все больше используя цифровые средства связи для обозначения любви, дружбы и деловой преданности. Поэтому общаться между собой будут автомобили, они будут делиться информацией о нестандартных ситуациях на дороге, свободных местах на парковке, пробках и, наверное, перемигиваться, желать друг другу доброго дня и сводить хозяев.
Ну и конечно, транспорт будущего - это стопроцентно безопасный автомобиль. Внешние подушки, камеры ночного видения, системы предотвращения столкновения, адаптивные подушки безопасности, системы аварийного сближения и т.д. - это все уже существует даже на серийных моделях. Наверное, будущие люди не будут знать об авариях вообще.
Будут ли у этих автомобилей выхлопные трубы или они будут электрическими, как Tesla Roadster, пока непонятно.
Вполне вероятно, что питаться авто будут растительной пищей, которую люди уже потреблять не будут. Это сейчас Индия бунтует против скармливания рапса мертвым машинам, а как знать, может, через пятьсот лет люди смогут есть только овощную пену из тюбиков, а все засеянные поля будут производить топливо для механизмов.
Короче, все главные автомобильные разработки будут сделаны уже очень скоро, а трехпалые имбецилы будут всем этим пользоваться, и это как-то нечестно.
Уже сейчас производят автомобили не только на бензине, существует три основных категории, а именно: 1) гибриды – где одновременно бензиновый двигатель и электродвигатель с литий ионными батареями, например Toyota Prius, которая до 30 км едет на электротяге потом включается бензиновый мотор и заряжает сам батарею. 2) электромобили - электродвигатель и аккумуляторы литий ионные, но там запас хода максимум километров 300. Примером является Nissan Leaf. 3) автомобили на водородном топливе, например Honda FCX Clarity. Плюсы водородных двигателей в том что водорода как такового много и он дешёвый.
Наиболее перспективным направлением является развитие процесса добычи водорода и его сжижения, так как электромобили пока не могут обеспечить достаточный запас хода на одном заряде, а гибриды использует всё-таки топливо, к тому же водород в перспективе будет стоить на порядок дешевле топлива.
Рассмотрим по порядку эти категории.
И так первая категория это гибридный автомобиль. Гибридный автомобиль — автомобиль, использующий для привода ведущих колес разнородную энергию.
Современными автопроизводителями используется схема, позволяющая совмещать тягу ДВС и электродвигателя. Это позволяет избежать работы ДВС в режиме малых нагрузок, а также реализовывать рекуперацию кинетической энергии, что повышает топливную эффективность силовой установки.
Нередко силовые установки с электромеханической трансмиссией (например, Тепловоз, некоторые трактора и танки) ошибочно называют гибридными, что в сущности ошибочно.
Общий принцип
Первоначально идея организации принципа «электрической коробки передач», то есть замены механической коробки передач на электрические провода, была воплощена в железнодорожном транспорте и большегрузных карьерных самосвалах. Причина применения такой схемы обусловлена огромными сложностями механической передачи управляемого крутящего момента на колеса мощного транспортного средства. Это обусловлено тем, что ДВС обладает определённой нагрузочной характеристикой (зависимостью отдаваемой мощности от частоты вращения вала), которая имеет оптимальные показатели только в узком интервале, как правило, смещённом в сторону высоких оборотов. Частичная компенсация этого недостатка происходит за счёт применения коробки передач, однако, она ещё более ухудшает общий КПД за счёт собственных потерь. Также, ДВС не может изменить направление вращения, чтобы обеспечить задний ход. Электродвигатель свободен от этих недостатков, плюс обеспечивает мгновенный запуск и остановку, и не имеет нужды в холостом ходе, что даёт ещё одно важное преимущество — отсутствие механизма сцепления. Поэтому электродвигатель не требует никакой трансмиссии, и в теории, может быть размещён непосредственно в колесе.
Суть нового принципа заключается в том, что двигатель, работающий на обычном топливе, приводит в движение электрогенератор, и через систему управления нужное количество электроэнергии передаётся на электродвигатели, приводя в движение транспортное средство. Это похоже на электростанцию на электромобиле, вырабатывающую энергию для собственного движения. Суть схемы работы гибридного автомобиля аналогична, но значительно модифицирована, в первую очередь добавлением аккумуляторной батареи, только в отличие от электромобиля менее ёмкой, а следовательно, более лёгкой.
Типовые схемы
* По методу подключения двигателя и накопителя к приводу:
* Параллельная. Двигатель и накопитель соединены дифференциалом, который соединен с приводом колес. Используется в автомобилях с Integrated Motor Assist (Honda). Характеризуется простотой (возможно применение вместе с МКПП) и низкой стоимостью.
* Последовательная. Двигатель соединен только с накопителем, который в свою очередь соединён с приводом колес. В легковых автомобилях пока что не используется из-за низкого КПД. Близкий принцип используется в электрической трансмиссии, которая применяется в случаях, когда необходимо передать большой момент с ДВС на колеса, например, в железнодорожном транспорте или карьерных самосвалах.
* Последовательно-параллельная. Система может работать как последовательно, так и параллельно, в зависимости от режима работы. Реализовано в автомобилях сHybrid Synergy Drive (Toyota), например, Toyota Prius.
* По типам накопителей:
* Электрические:
* На основе электрохимических аккумуляторов
* На основе инерционных накопителей
* Механические:
* На основе пневматических аккумуляторов, гидро аккумуляторов с пневматическим накопителем.
* На основе инерционных накопителей.
Наиболее используемая схема «двигатель внутреннего сгорания — электрический аккумулятор — электродвигатель». В последнем случае питается как горючим, так и зарядом электрического аккумулятора. Главное преимущество гибридного автомобиля — снижение расхода топлива и вредных выхлопов. Это достигается полным автоматическим управлением режима работы системы двигателей с помощью бортового компьютера, начиная от своевременного отключения двигателя во время остановки в транспортном потоке, с возможностью продолжения движения без его запуска, исключительно на энергии аккумуляторной батареи, и заканчивая более сложным механизмом рекуперации — использования электродвигателя как генератора электрического тока для пополнения заряда аккумуляторов.
Преимущества
Экономная эксплуатация
Главным преимуществом является экономная эксплуатация. Чтобы достичь её, необходимо было искать баланс, то есть уравновесить все технические показатели машины, но при этом сохранить все полезные параметры обычного автомобиля: его мощность, скорость, способность к быстрому разгону, и множество других, весьма важных характеристик, заложенных в современных автомобилях. Мало того, способность накапливать энергию, в том числе и не терять понапрасну кинетическую энергию движения во время торможения, а заряжать аккумуляторные батареи, помимо основных явных преимуществ, привнесло автолюбителям некоторые побочные «мелкие радости», например, меньший износ тормозных колодок.
Как была достигнута экономия:
* снижением объёма и мощности двигателя;
* работа двигателя в оптимальном и равномерном режиме, в гораздо меньшей зависимости от условий езды;
* полная остановка работы двигателя, когда это необходимо;
* возможность движения только на электродвигателях;
* рекуперативное торможение с зарядкой аккумулятора.
Вся эта система до такой степени сложна, что стала возможна в полной мере только в современных условиях, с применением достаточно непростых алгоритмов работы бортового компьютера. Даже правильное и эффективное (с точки зрения безопасности) торможение управляется бортовым компьютером.
Экологическая чистота
Снижение расхода углеводородного топлива немедленно сказалось на экологической чистоте. Полная остановка работы двигателей в местах скопления автомобилей на дорогах городов, и прежде всего в пробках, имеет самую первостепенную роль. Применение же аккумуляторных батарей гораздо меньшей емкости, чем в электромобилях, снизила остроту проблемы утилизации использованных аккумуляторов. Развитие гибридной технологии в общественном транспорте и для грузовых автомобилей ещё больше улучшит экологическую обстановку городов.
Хорошие ходовые характеристики
Теперь нет необходимости устанавливать двигатель из расчёта пиковых нагрузок эксплуатации. В момент, когда необходимо резкое усиление тяговой нагрузки, в работу включаются одновременно как электро-, так и обычный двигатель (а в некоторых моделях и дополнительный электродвигатель). Это позволяет сэкономить за счет установки менее мощного двигателя внутреннего сгорания, работающего основное время в наиболее экономном и благоприятном для себя режиме. Такое равномерное перераспределение и накопление мощности, с последующим быстрым использованием, позволяет использовать гибридные установки в автомобилях спортивного класса и внедорожниках. Несмотря на то, что электродвигатели обладают достаточно большим крутящим моментом в пересчёте на массу и габариты двигателя, по сравнению с другими двигателями, разработчики всё же в ряде моделей устанавливают не слишком мощные электродвигатели, уменьшая их габариты. При этом, в целях суммирования мощностей, применяются комбинированные схемы передачи крутящего момента, с прямой передачей механического крутящего момента, непосредственно от двигателя. Такая схема называется «гибридно-совместный привод».
Увеличение дальности пробега
Исключение половины заездов на заправочные станции, и даже большего количества таких заездов, при езде по городу, высвобождает у автовладельца некоторое количество времени.
Сохранение и повторное использование энергии
Устранён главный недостаток двигателя на углеродном топливе — невозможность возврата энергии обратно в углеродное топливо. Инженеры по транспорту давно пытались сохранить энергию движения при торможении, чтобы её повторно использовать. Например, применялись специальные конструкции с большим маховиком. Но только электрическую и гидравлическую энергию удаётся сохранить с минимальными потерями и достаточно дёшево. В качестве накопителя применяются аккумуляторы, гидр аккумуляторы и специальные конденсаторы.
myunivercity.ru
Обычная заправка топливом
У электромобилей пока есть один большой недостаток — необходимость зарядки аккумулятора. Процесс долгий и требует некоторого специально оборудованного пункта зарядки. Таким образом он становится непригодным для длительных и дальних поездок. Но уже разработаны технологии, позволяющие заряжать литий-ионные аккумуляторы с электродами из нано материалов до 80 % ёмкости за 5-15 минут.
У гибридного автомобиля этот недостаток устранён. Заправка осуществляется по привычной схеме, обычным углеводородным топливом, тогда, когда это необходимо, и дальнейшее движение можно немедленно продолжить.
В городском цикле эксплуатации гибридный автомобиль 80 % времени работает в режиме электромобиля. В феврале 2006 года автолюбители из США смогли взломать электронную систему управления Toyota Prius, и научились принудительно переключать автомобиль в режим электромобиля. Французская компания PSA Peugeot Citroen к 2010 году начнет серийное производство гибридных версий Peugeot 307 и Citroen C4. В автомобилях предусмотрен режим электромобиля на скоростях менее 50 км/ч. Водитель может по желанию включать режим электромобиля.
Недостатки
Высокая сложность
Гибридные автомобили имеют относительно больший вес, они сложнее и дороже традиционных автомобилей с двигателями внутреннего сгорания. Аккумуляторные батареи имеют небольшой диапазон рабочих температур, подвержены саморазряду. Кроме того, они дороже в ремонте. Опыт США говорит, что автомеханики берутся за ремонт гибридных автомобилей с большой неохотой. США пытаются решить проблему дороговизны налоговыми льготами.
Компания Porsche отказалась от попыток самостоятельного производства гибридного автомобиля. Компания Mitsubishi изначально не пыталась создать гибридный автомобиль, а сконцентрировала все свои усилия на разработке электромобилей. Наиболее удачная на сегодня (2008) серийная разработка — Hybrid Synergy Drive (произносится [ха́йбрид си́неджи драйв]) компании Toyota.
Отсутствие трансмиссий
Наиболее перспективные, механические, гибриды не могут на данном этапе составить конкуренцию электрическим гибридам. Основной проблемой является невозможность создания адаптивных трансмиссий, способных работать в широком диапазоне передаточных отношений (более 20).
Утилизация аккумуляторов
Хоть и в меньшей степени, чем электромобили, гибридные автомобили подвержены проблеме утилизации аккумуляторов. Влияние выбрасываемых аккумуляторов на окружающую среду, по-видимому, никто не исследовал.
Подогрев салона
Высокий КПД определяет малую побочную генерацию бросового тепла. В обычных автомобилях в зимнее время это тепло используют для обогрева салона. В гибридных автомобилях ДВС не глохнет, пока не нагреет салон до требуемой температуры, что, естественно, увеличивает расход топлива. В американских моделях Тойота Приус также используются электрические ТЭНы, которые питаются от высоковольтной батареи. Они не только обеспечивают тепло без излишней работы ДВС, но и позволяют нагревать салон сразу после холодного старта автомобиля.
Стоимость автомобиля, внешний вид и обустройство салона
Гибридный автомобиль ничем внешне не отличается от своих «бензиновых» собратьев. Выпускаются различные виды, начиная от обычных городских автомобилей и заканчивая джипами-внедорожниками и спортивными моделями. А своеобразная начинка только добавляет особую гордость владельцу. При этом цена остаётся практически на том же уровне. Дисплей, отображающий работу системы и направление потоков энергии, некоторые владельцы уже окрестили термином «тамагочи для больших мальчиков». Но всё же производители не рекомендуют джипы-внедорожники использовать в сложных геоклиматических условиях.
Гибриды с возможностью подключения к электросети
Такой автомобиль, так же называемый англ. plug-in hybrid electric vehicle или PHEV, включать в розетку не обязательно — но у владельца есть и такая возможность. В результате водитель получает все преимущества электромобиля без самого большого его недостатка — ограничения по пробегу за один заряд. Машину можно использовать как электромобиль большую часть пути, а как только заряд заканчивается, то включается небольшой бензиновый или дизельный двигатель и ваша машина едет дальше как обычный гибрид. Зарядка будет происходить в основном ночью, в часы, когда электроэнергия стоит дешевле.
Несмотря на то, что лидирующие компании заявили о своем намерении освоить эту область (несколько концепт-образцов представлены на автошоу), гибриды с подключением к электросети пока практически недоступны в розничной продаже. Однако, несколько компаний предлагают комплект усовершенствований для переделки машин в такие гибриды.
Современное применение
Toyota лидирует по количеству гибридов и активно выпускает эти автомобили с 1997 года, причём в модификациях как обычных автомобилей серии Prius, паркетных внедорожников серии Lexus RX400h, так и автомобилей люкс-класса — Lexus LS 600h.
По итогам 2006 года во всём мире было продано более полумиллиона только модели Prius. Технологию гибридного привода ToyotaHSD лицензировали Ford (Escape Hybrid), Nissan (Altima Hybrid).
Массовое производство гибридных автомобилей сдерживается дефицитом никель-металл-гидридных аккумуляторов.
В 2006 году в Японии было продано 90410 гибридных автомобилей, что на 47,6 % больше, чем в 2005 году.
В 2007 году продажи гибридных автомобилей в США выросли на 38 % в сравнении с 2006 годом. Гибридные автомобили в США занимают 2,15 % рынка новых легковых автомобилей. Всего за 2007 год в США было продано около 350000 гибридных автомобилей (без учёта продаж корпорации GM).
Всего с 1999 года до конца 2007 года в США было продано 1 002 000 гибридных автомобилей.
Toyota Prius
Приус обладает бензиновым и двумя электрическими мотор-генераторами, а также аккумулятором высокой ёмкости (часто называемым высоковольтной батареей, ВВБ). Электромотор способен также работать как генератор, превращая кинетическую энергию в электричество и подзаряжая аккумулятор. При этом электроэнергия может генерироваться как за счёт работы бензинового двигателя, так и за счёт торможения автомобиля (система рекуперативного торможения). Моторы могут работать как порознь, так и вместе. Работой всех двигателей управляет бортовой компьютер. Бензиновый мотор является двигателем Аткинсона. Такие двигатели экономичны, но обладают относительно низкой мощностью. Приус легко узнать по его обтекаемой форме. Коэффициент аэродинамического сопротивления составляет всего 0,26. Кондиционер работает непосредственно от аккумулятора, независимо от двигателей.
Кабина оборудована сенсорным дисплеем, показывающем работу двигателей, наполненность аккумулятора и другие параметры. Дисплей позволяет управлять аудиосистемой и кондиционером, но не автомобилем. Передачи (передняя, нейтральная, задняя, силовая передача) переключаются не коробкой передач, а находящимся около руля джойстиком и кнопкой рядом с ним (для стоянки). «Ручной тормоз» сделан в виде педали под левой ногой водителя. Скорость показывается зелёным цифровым индикатором. Автомобиль открывается электронным ключом зажигания; в случае его неисправности можно попасть в салон (но не ехать), используя механический ключ. Включается автомобиль вставкой ключа зажигания и нажатием кнопки Power при нажатом тормозе.
Приус высоко экономичен по нескольким причинам:
* КПД любого бензинового мотора не является постоянной величиной, а зависит от мощности. Благодаря возможности как добавлять мощность за счёт электромотора, так и тратить часть мощности на зарядку аккумулятора, а также (на низких скоростях) вообще выключать бензиновый мотор и ехать только за счёт электричества, удаётся оптимизировать работу двигателя.
* Во время остановок в пробках, перед светофорами и т. д. двигатель выключается. У других автомобилей он работает на холостом ходу, расходуя бензин. В длительных пробках система жизнеобеспечения (фары, бортовой компьютер, аудиосистема, усилители тормозов и руля) «съедают» заряд батареи и двигатель запускается для подзарядки ВВБ, однако это все равно гораздо экономичнее, чем крутить двигатель объёмом 2 литра (примерный эквивалент силовой установки Приуса).
* Двигатель Аткинсона экономичен сам по себе. Его маломощность является терпимым недостатком, поскольку дополнительная мощность может обеспечиваться электромотором.
* При торможении и притормаживании (например, на крутом спуске) энергия запасается в аккумуляторе благодаря рекуперативному торможению.
* Низкое аэродинамическое сопротивление снижает расход топлива, особенно на высоких скоростях или при сильном встречном ветре.
* Некоторые модели оборудованы кнопкой EV, активизирующей режим электромобиля. В этом режиме автомобиль может плавно разгоняться (до 57 км/ч) и тормозить, и на свободных шоссе с малыми перепадами высот может показывать запредельную эффективность. Дополнительным плюсом является возможность въехать в плохо проветриваемый гараж и не бояться отравиться выхлопными газами - неактуально для России. Однако в этом режиме в холодное время года возможности обогрева салона ограничены — все современные машины обогревают салон, отбирая тепло из системы охлаждения, которая при неработающем двигателе остывает за несколько десятков минут.
Недостатки: не оправданная дороговизна автомобиля в НАШЕЙ стране, бесперспективность развития так как электромотор приводится в действие бензиновым двигателем.
Преимущества: достаточная экономия топлива, рекуперация, экологичность.
4.Следующей категорией у нас идут Электромобили.
Электромобиль — автомобиль, приводимый в движение одним или несколькими электродвигателями с питанием от аккумуляторов или топливных элементов и проч., а не двигателем внутреннего сгорания. Электромобиль следует отличать от автомобилей с двигателем внутреннего сгорания и электрической передачей и от троллейбусов. Подвидами электромобиля считаются электрокар (грузовое транспортное средство для движения на закрытых территориях, подъемно-транспортная машина) и электробус (автобус с аккумулятором).
Преимущества электромобиля
Электромобили отличаются низкой стоимостью эксплуатации. Ford Ranger потребляет 0,25 кВт·ч на один километр пути, Toyota RAV4 — 0,19 кВт·ч на километр. Средний годовой пробег автомобиля в США составляет 19 200 км (т. е. 52 км в день). При стоимости электроэнергии в США от 5 до 20 центов за кВт·ч стоимость годового пробега Ford Ranger составляет от $240 до $1050, RAV-4 — от $180 до $970.
В России стоимость электроэнергии — порядка 3,8 руб за кВт·ч по дневному тарифу и около 0,95 руб за кВт·ч в ночное время[2]. Таким образом, стоимость эксплуатации электромобиля в России будет существенно ниже, чем в США, поскольку заряжаться он будет скорее всего ночью.
КПД тягового электродвигателя составляет 88 %—95 %.
Существует легенда, что низкий уровень шума электромобилей может создавать проблемы — пешеходы, переходя дорогу, зачастую ориентируются на звук автомобиля. В некоторых странах даже предлагается искусственно повысить уровень шума электромобилей. Разумеется, резкий шум работающего мощного электродвигателя трудно с чем-то спутать, шум электроприводов троллейбуса (в основном воздушных компрессоров и вентиляторов в старых моделях), механических передач (дифференциал и карданная передача), электрокара, поезда метро широко известен, так что электромобилю необходимо обычное для транспорта шумоподавление. Да и шум современного автомобиля на небольшой скорости очень мал, в основном это шум трения колёс об асфальт, гравий или другое покрытие. Однако при использовании маломощных двигателей, как, например, в трамваях, шум действительно практически отсутствует и на некоторых выпускаемых электромобилях искусственно повышают уровень шума.
Сравнение с ДВС — преимущества
* Отсутствие вредных выхлопов в месте нахождения электромобиля.
* Высокая экологичность ввиду отсутствия применения нефтяных топлив, антифризов, трансмиссионных и моторных масел, а также фильтров для этих жидкостей.
* Простота техобслуживания, большой межсервисный пробег.
* Низкая пожаро и взрывоопасность при аварии.
* Простота конструкции (простота электродвигателя и трансмиссии, отсутствие необходимости в переключении передач) и управления, высокая надёжность и долговечность экипажной части (до 20—25 лет) в сравнении с обычным автомобилем.
* Возможность подзарядки от бытовой электрической сети (розетки), но такой способ в 5—10 раз дольше, чем от специального высоковольтного зарядного устройства.
* Электромобиль — единственный вариант применения на легковом автотранспорте дешевой (по сравнению с бензином) энергии, вырабатываемой АЭС, ГЭС и электростанциями других типов.
* Массовое применение электромобилей смогло бы помочь в решении проблемы «энергетического пика» за счёт подзарядки аккумуляторов в ночное время.
* ТЭД имеют КПД до 90-95 % по сравнению с 22-42 % у ДВС [3].
* Меньший шум за счёт меньшего количества движимых частей и механических передач.
* Высокая плавность хода с широким интервалом изменения частоты вращения вала двигателя.
* Возможность подзарядки аккумуляторов во время рекуперативного торможения и при движении вниз по склонам (при переключении двигателя в режим генератора).
* Возможность подзарядки аккумуляторов от энергии солнца (как во время движения, так и во время простоя автомобиля).
* Возможность торможения самим электродвигателем (режим электромагнитного тормоза) без использования механических тормозов — отсутствие трения и соответственно износа тормозов.
* Простая возможность реализации полного привода и торможения путем применения схемы «мотор-колесо», что позволяет, помимо прочего, легко реализовать систему одновременного поворота всех четырех колес, вплоть до перпендикулярного положения.
* Также как и в автомобилях с ДВС, часть энергии (около 10 %) теряется в коробке передач и других элементах трансмиссии. Для решения этой проблемы в элекромобилях, компания Mitsubishi Motor разработала колесо с встроенным электродвигателем (мотор-колесо). Система получила название Mitsubishi In-wheel motor Electric Vehicle (MIEV). Аналогичное мотор-колесо разработала Toyota. Прототип автомобиля Toyota Fine-T может поворачивать колёса перпендикулярно оси автомобиля, что позволяет значительно упростить парковку. Возможно также решением данной проблемы будет отказ от коробки передач в пользу обычной цилиндрической передачи, как на локомотивах (КПД около 95 %) или простого карданного вала, как на троллейбусах.
Сравнение с ДВС — недостатки
* Аккумуляторы за полтора века эволюции так и не достигли характеристик, позволяющих электромобилю на равных конкурировать с автомобилем по запасу хода и стоимости, несмотря на значительное усовершенствование конструкции. Имеющиеся высокоэнергоемкие аккумуляторы либо слишком дороги из-за применения драгоценных или дорогостоящих металлов (серебро, литий), либо работают при слишком высоких температурах (рабочая температура натрий-серного аккумулятора — более 300 °С). Кроме того, такие аккумуляторы отличаются высоким саморазрядом. Одним из перспективных направлений стала разработка никель-металл-гидроидных аккумуляторов с оптимальным соотношением энергоёмкости и себестоимости, однако из-за патентных ограничений на NiMH-аккумуляторы [4] на электромобилях вынуждены применять свинцово-кислотные АКБ. Впрочем, энергоёмкость таких АКБ увеличилась за XX век в 4 раза (до 40—45 Вт·ч/кг) и они не требуют обслуживания в течение всего срока службы. Значительно повысить отдачу от аккумуляторов позволило применение электронных систем оперативного контроля за состоянием и зарядкой-разрядкой АКБ. Возможно выходом из этой ситуации будет применение топливных элементов, в частности дешевеющих PEM-элементов.
myunivercity.ru
