تأثير السيارة الهجينة

إن السيارة الهجينة هي سيارة تحتوي على محرك احتراق داخلي ، يعمل عادةً بالبنزين ، ومحرك كهربائي يقلل من جهد محرك الاحتراق وبالتالي يقلل من استهلاك الوقود والانبعاثات.

وكمثال على ذلك ، لدى المرء سيارة تجمع بين محرك الاحتراق والمحرك الكهربائي ، في الواقع ، عبارة عن سيارة كهربائية مدعومة بالطاقة الحركية القادمة من حرق الوقود. هذا هو النموذج الأكثر انتشارًا في قاطرات ومولدات الديزل الكهربائية.

على الرغم من أن السيارة الهجينة تلوث أقل من سيارات الاحتراق فقط ، إلا أن تكاليفها عالية مقارنة بالفرق في انبعاثات الملوثات. في الوقت الحالي ، السيارات الوحيدة الثمن هي الوحيدة التي تملك هذه التقنية. لكن التوقعات هي أن التكنولوجيا عبر الزمن تصبح أرخص.

تسعى الحكومة إلى نشر هذه التكنولوجيا في وسائل النقل العام ، مثل الحافلات ، لتحسين جودة الهواء في المراكز الحضرية الكبيرة ، الأمر الذي يزداد سوءًا. هذه تختلف عن Trolleybus لأنها لا تملك أسلاك هوائية لتوفير الطاقة ، ويمكن أن تنتشر في أي مكان. يمكن لـ Trolleybus السفر فقط حيث يوجد هذا الدعم.

تصنيف الهجينة

هناك ثلاثة أنواع من السيارات الهجينة:

في السيارات الهجينة الأولى ، يتحمل محرك التفجير مسؤولية حركة السيارة ، كما أن الكهرباء كانت بمثابة مساعدة إضافية لتحسين أداء السيارة. يستخدم هذا النوع على نطاق واسع في السيارات الصغيرة ويعرف باسم الهجين المتوازي (مثل هوندا Insight).
طريقة أخرى تستخدم هو المحرك الكهربائي ليكون مسؤولاً عن حركة السيارات ، حيث يقوم المحرك بتحريك المولد فقط المسؤول عن توليد الطاقة اللازمة للسيارة لنقل وشحن البطاريات. تستخدم السيارات الكبيرة بشكل عام هذا النظام ، والمعروف باسم سلسلة الهجين.
والثالث هو النظام المختلط المختلط ، الذي يجمع بين جوانب النظام في سلسلة مع النظام الموازي ، الذي يهدف إلى تحقيق أقصى قدر من الفوائد على حد سواء. يوفر هذا النظام الطاقة لعجلات السيارة وتوليد الكهرباء في وقت واحد باستخدام مولد ، على عكس ما يحدث في التكوين الموازي البسيط. من الممكن استخدام النظام الكهربائي فقط ، اعتمادًا على ظروف التحميل. كما يجوز لكل من المحطتين العمل في وقت واحد (مثل تويوتا بريوس).

مزايا السيارات الهجينة
يمكن لمحرك الاحتراق الداخلي للسيارة المختلطة أن يكون أصغر وأخف وزنًا من السيارة العادية المقابلة. هذه هي الحالة التي يمكن فيها للمحركين القيادة في وقت واحد إذا كان هناك الكثير من الطاقة المطلوبة. يمكن بعد ذلك تصميم محرك الاحتراق الداخلي وفقًا لمتوسط ​​استهلاك الطاقة للسيارة ، وليس وفقًا لمتطلبات الطاقة القصوى للسيارة.
عندما تتباطأ السيارة ، يمكن تحويل الطاقة إلى كهرباء ، والتي تشحن البطاريات. في السيارات العادية ، تضيع هذه الطاقة مثل الحرارة.
السيارات الهجينة عادة ما يكون استهلاك الوقود أقل من ما يعادل السيارات العادية. هذا صحيح بشكل خاص عندما تستخدم السيارة لقيادة المدينة والمركبات الصغيرة والمتوسطة الحجم.

الدفع الكهربائي الحراري
وتتمثل الميزة الرئيسية للمركبات الهجينة في القضاء على العيوب المتأصلة في الحاجة إلى البدء من التوقف التام (الذي يتم تنفيذه في المركبات التقليدية الماصة للحرارة من خلال الاحتكاك والعتاد الأول) الخاضع للقوانين الفيزيائية للقصور الذاتي التي تتطلب عزم الدوران حتى عند السرعات تقريبًا صفر بينما يحتاج المحرك الحراري الدوري إلى نظام سرعة أدنى لتوفير عزم غير صفري. لا يمثل المحرك البخاري والمحرك الكهربائي مشاكل معينة في البدء من توقف تام ، على عكس المحركات الماصّة للحرارة ، التي تقدّم مثل هذه الحرجة (التي مثلت في فجر السيارة أكبر مكبح لتطورها).

في السيارة التي تعمل بمحرك ماص للبطانة مبتدئة بالكهرباء ، المحركان مناسبان للتعايش لأنهما يتمتعان بالضبط بهذه الخصائص التكميلية. يقوم محرك الاحتراق الداخلي بتحويل الطاقة الكيميائية للوقود (لكثافة طاقة كبيرة ويتم شراؤها بسهولة من شبكة الإمداد) بكفاءة مقبولة ، خاصة في بعض نقاط التشغيل (عند السرعات المنخفضة يكون الكهربائى أكثر كفاءة ، عند درجة حرارة ماصة للحرارة) .

وبدلاً من ذلك ، يتحول المحرك الكهربائي بكفاءة أكبر وتعدد في استخدام الطاقة المتاحة على متنه بكميات أقل. كل آلة كهربائية قادرة على العمل في الجر والتوليد (وكذلك في كلا الاتجاهين) ، وبالتالي فإن كل سيارة هجينة تحاول استغلالها في التباطؤ القدرة على “الفرامل” مع المحرك الكهربائي (“القوة المضادة للكهرباء” من خلال نظام KERS ) ، وتوليد الطاقة خلاف ذلك في شكل حرارة في الفرامل. ميزة أخرى هي إمكانية ، حتى في السرعات العالية للمسافات القصيرة ، لدعم المحرك ماص للحرارة من واحد كهربائي في احتياجات التسارع.

يمكن تخزين الطاقة الكهربائية باستخدام مختلف الأجهزة التي يمكن استخدامها أيضًا في وقت واحد.

البطاريات: إنها ذات كثافة طاقة أقل من تلك الخاصة بالوقود ، ويمكن أن تكون بحجمها لتراكم الطاقة القصوى ، لتبادل الطاقة القصوى أو مع حل وسط بين الطرفين. تعمل البطاريات مع عمليات كهروكيميائية موزعة داخلها وليس من السهل التحكم في جميع الظروف ، على سبيل المثال درجة الحرارة ، للحد بقدر الإمكان من تآكل الأقطاب الكهربائية والإلكتروليتات.
المكثفات الفائقة: مقارنة بالبطاريات ، لها كثافة طاقة أقل ولكن يمكنها أن تنتج وتستقبل قوى أعلى. وهي تستند إلى عملية فيزيائية يمكن السيطرة عليها بشكل أكبر.
الحذافات التي تعمل بالكهرباء: يتم تخزين الطاقة كطاقة حركية لحدافة مدفوعة بواسطة آلة كهربائية ، وهي عملية ميكانيكية بالكامل وتعرض مشاكل التحكم التي لا تزال مختلفة عن تلك السابقة.

اعتمادا على درجة التهجين (قوة الدفع الكهربائي بالنسبة إلى إجمالي الطاقة المركبة) وقدرة نظام الدفع الهجين على تخزين الكهرباء ، يتم تحديد بعض مستويات التهجين بشكل غير رسمي:

التهجين الكامل (الهجين الكامل) ، عندما يكون النظام الكهربائي ، على سبيل المثال ، في حده قادراً على تقدم السيارة على دورة قيادة موحدة ، بينما يتجاهل استقلالية البطاريات
تهجين طفيف (هجين معتدل) ، عندما يكون وضع التشغيل الكهربائي البحت غير قادر على إتباع دورة قيادة كاملة طبيعية
الحد الأدنى من التهجين (الحد الأدنى الهجين) ، عادة ما يتم الخلط بينه وبين الدفع التقليدي المزوّد بنظام التشغيل والإيقاف ، والذي يتميز بمسافة متناقصة في الوضع الكهربائي الصافي ومن خلال تقليل درجة التهجين.

كما أن المركبات ذات وظيفة التوقف والبدء تسمى بشكل غير صحيح “الهجين الصغير” ، ولكن هذه الوظيفة ، النموذجية للعديد من السيارات الهجينة ، يتم الحصول عليها بالمكونات التقليدية وبالتأكيد ليس بنظام دفع مختلف.

هناك نوعان من مخططات البناء الرئيسية لدمج محرك حراري وآلة كهربائية: سلسلة هجينة ومتوازية. مزيج من الاثنين يثير الهجين مختلطة.

سلسلة مختلطة
هذه التكنولوجيا ، وتسمى أيضا “موسع النطاق” ، هي مشابهة جدا لتلك المستخدمة في قاطرات الديزل الكهربائية. في هذا النوع ، لا يرتبط المحرك الحراري بالعجلات ، بل إنه يضطلع بمهمة توليد التيار لتشغيل المحرك الكهربائي الذي يحوله إلى حركة ، في حين تُستخدم الطاقة الزائدة لإعادة شحن البطاريات.

في الأوقات التي تتطلب كمية كبيرة من الطاقة ، يتم سحبها من كل من المحرك الحراري والبطاريات. نظرًا لأن المحركات الكهربائية قادرة على العمل على نطاق واسع من سرعات الدوران ، فإن هذه البنية تسمح بإزالة أو تقليل الحاجة إلى إرسال معقد. لهذا السبب سيسمح باستخدام محركات التوربين الأكثر فعالية بدلاً من البدائل ، في الواقع أن كفاءة محركات الاحتراق الداخلي البديلة تتغير مع التغير في عدد الثورات ، في الأنظمة الهجينة seriesthe الثورات للمحرك الحراري يتم الحصول عليها أقصى قدر من الكفاءة في جميع الأوقات ، دون تسارع أو تباطؤ ؛ هذه الخاصية يمكن استغلالها بكفاءة أكبر بواسطة محرك التوربين. بالنظر إلى هذا الشرط وللتعويض عن المزيد من تحويل الطاقة ، يمكن استخدام محرك حراري (مولد) ذو نطاق استغلال / تشغيل ضيق للغاية مقارنةً بالأنظمة الكلية ولهذا السبب يتمتع بكفاءة أعلى من المحركات الحرارية الكلاسيكية ، على الأقل في هذا النطاق من الأنظمة ، ثم من الناحية المثالية محرك توربيني.

في بعض النماذج الأولية يتم تثبيت المحركات الكهربائية الصغيرة لكل عجلة. ميزة كبيرة من هذا التكوين هو أنه يمكن التحكم في السلطة تسليمها إلى كل عجلة. يمكن أن يكون الغرض المحتمل هو تبسيط التحكم في الجر أو إدخال / إلغاء تنشيط نظام الدفع الكلي.

العيب الرئيسي في سلسلة الهجينة هو الانخفاض الكبير في الكفاءة مقارنة بالمحركات الحرارية الوحيدة في ظروف السرعة العالية والثابتة (مثل جعل 130 كم / ساعة على الطريق السريع). وينجم ذلك عن حقيقة أنه في جزء التحويل الحراري-الكهربائي-الحركة من الطاقة المفقودة في حين أنه لا يحدث مع انتقال مباشر. هذا العيب غير موجود في الهجين الموازي. تعتبر السلسلة الهجينة هي الأكثر كفاءة بالنسبة للمركبات التي تحتاج إلى نظام الكبح والذهاب المستمر لمركبات الاستخدام الحضري والحافلات وسيارات الأجرة وبعض مركبات العمل الثقيلة مثل Terex 33-19 “Titan” و Hitachi EH5000 ACII و Liebherr T 282B و Belaz 75710.

تم تجهيز العديد من طرازات السيارات الهجينة مع زر لإيقاف تشغيل المحرك الحراري. يتم استخدام الوظيفة بشكل خاص لحركة المرور في مناطق المرور المقيدة. يقتصر الحكم الذاتي على شحن البطارية ؛ محرك الحرارة ، ومع ذلك ، يمكن إعادة تنشيط عن طريق الضغط على نفس الزر. يتم إيقاف المحرك الحراري تلقائيًا أيضًا أثناء التوقف.

هجين متوازي
هذه العمارة هي من بين الأكثر استخداما في السيارات الهجينة. يتميز بعقد اقتران الطاقة الميكانيكية ، حيث توفر كل من المحركات (الكهربائية والحرارية) عزم الدوران على العجلات. يمكن أيضًا استخدام المحرك الحراري لإعادة شحن البطاريات عند الحاجة. إن بناء العقدة الميكانيكية وموقعها داخل نظام الدفع يعملان على تمييز الهجينة السابقة للإرسال المتوازي (المحرك الكهربائي لأعلى من علبة التروس) ، وما بعد النقل (المحرك الكهربائي لأسفل صندوق التروس) وعجلات ما بعد الدوران (لدى المحورين اثنين من المحركات مستقلة ميكانيكيا ، وبالتالي يتم إجراء اقتران من الطريق). يمكن أيضًا تصنيف التهجين المتوازي وفقًا لموازنة المحركين في توفير الطاقة. في معظم الحالات ، على سبيل المثال ، يكون محرك الاحتراق الداخلي هو الجزء السائد ويكون للمحرك الكهربائي وظيفة بسيطة تتمثل في توفير قدرة أكبر في أوقات الحاجة (بداية في البداية ، تحت التسارع ، وبأقصى سرعة).

تجمع معظم المشاريع بين مولد كهربائي كبير ومحرك كهربائي في وحدة واحدة ، غالباً ما تقع بين محرك الاحتراق الداخلي وناقل الحركة ، بدلاً من دولاب الموازنة ، لتحل محل المحرك المبدئي والمولد والحدافة. عادة ما يكون صندوق التروس أوتوماتيكيًا بشكل مستمر (ضع في اعتبارك أنه بسبب البدء الكهربائي في أي حال ، سيتم التخلص من أول جهاز ، وفي كثير من الحالات يكون الترس الثاني ، وفي الصيغ الأكثر حداثة أيضًا الثالث والرابع يحددان تروسًا واحدة تقضي على الحاجة لكل نوع من انتقال الفرق).

الميزة تكمن في القضاء على انخفاض التروس (تلك التي تستهلك المزيد من الوقود) والاستهلاك مع عجلات ثابتة أو بطيئة الحركة. كما أنها تسمح بعمليات نزوح أقل عند السرعة القصوى التي يمكن أن يدعمها المحرك الحراري بواسطة المحرك الكهربائي (حتى ولو لبضعة كيلومترات فقط). هذا يجعل المركبات مناسبة لإيقاعات المدينة بدلاً من الرحلات الطويلة على الطريق السريع.

مختلط مختلطة
تتميز الهجينة المختلطة بعقد ميكانيكي ، كما هو الحال في الهجين المتوازي ، وعقدة كهربائية ، كما هو الحال في السلسلة الهجينة. مثل هذه الأخيرة ، لديهم آلات كهربائية اثنين. يمكن أن تختلف الطريقة البناءة لتحقيق هذا الربط المزدوج. يتم إعطاء مثال بسيط نسبيًا من خلال هندسة سيارة تويوتا بريوس ، التي تحقق الربط الميكانيكي بين المحرك الحراري ، والآلتين الكهربائيتين ، وعمود الإدارة النهائي من خلال مجموعة من تروس التدوير الدائرية والعلبة التروسية. إن نجاح بريوس وتويوتا الأخرى بنفس الهندسة المعمارية ، 10 ملايين سيارة من عام 1997 حتى عام 2017 ، يجعل هذا النظام الأكثر انتشارًا.

إدارة الطاقة
إن إدارة تدفقات الطاقة بين المحولات المختلفة (محرك الاحتراق الداخلي ، والمحركات (المحركات) الكهربائية ، والإرسال) والمراكم (البطاريات ، المكثفات الفائقة) للاستجابة إلى طلب طاقة معين (عزم وسرعة) من قبل السائق هي مهمة وحدة التحكم المشرفة . يتم وضع وحدة التحكم هذه ، النموذجية للمركبات الهجينة ، فيما يتعلق بهيكل التحكم في عزم الدوران التقليدي ، في وضع وسيط بين خوارزميات تفسير السائق (تحويل موضع دواسات التسارع ودواسة الفرامل في طلب عزم الدوران) وتلك السيطرة على الفرد مكونات (محركات وناقل الحركة والفرامل). خوارزميات الإدارة

خوارزميات إدارة الطاقة التي تم تطويرها حتى الآن تنتمي إلى فئتين مختلفتين ، مع إمكانية اتباع أساليب مختلطة:

الاستراتيجيات الإرشادية ، القائمة على ترجمة المواصفات على مستويات مختلفة وعلى القواعد التجريبية التي تمليها خبرة المصممين
الاستراتيجيات المثلى على أساس تطبيق خوارزميات رياضية التحكم الأمثل.

القضايا البيئية

استهلاك الوقود وتخفيضات الانبعاثات
تحقق السيارة الهجينة نموًا أكبر في استهلاك الوقود وانبعاثات أقل من مركبات محركات الاحتراق الداخلي التقليدية (ICEVs) ، مما يؤدي إلى توليد عدد أقل من الانبعاثات. يتم تحقيق هذه الوفورات في المقام الأول من خلال ثلاثة عناصر من التصميم الهجين النموذجي:

الاعتماد على كل من المحرك والمحركات الكهربائية لتلبية احتياجات الطاقة القصوى ، مما ينتج عنه حجم أصغر للمحرك للاستخدام المتوسط ​​بدلاً من استخدام الطاقة القصوى. محرك أصغر يمكن أن يكون أقل الخسائر الداخلية وانخفاض الوزن.
امتلاك سعة تخزين كبيرة للذاكرة لتخزين وإعادة استخدام الطاقة المستعادة ، خاصة في حركة المرور العادية والنهارية في دورة قيادة المدينة.
استرجاع كميات كبيرة من الطاقة أثناء الفرم والتي تهدر عادة كحرارة. هذا الكبح التجديدي يقلل من سرعة السيارة عن طريق تحويل بعض طاقتها الحركية إلى كهرباء ، وهذا يتوقف على تصنيف الطاقة للموتور / المحرك ؛

التقنيات الأخرى التي لا تكون بالضرورة ميزات “هجينة” ، ولكنها موجودة بشكل متكرر في السيارات المختلطة:

استخدام محركات دورة Atkinson بدلاً من محركات دورة Otto لتحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود.
اغلاق المحرك أثناء توقف حركة المرور أو أثناء الساحل أو أثناء فترات الخمول الأخرى.
تحسين الديناميكا الهوائية ؛ (جزء من السبب في أن سيارات الدفع الرباعي تحصل على مثل هذا الاقتصاد السيئ في استهلاك الوقود هو السحب على السيارة. يجب على سيارة على شكل صندوق أو شاحنة أن تمارس المزيد من القوة للتحرك عبر الهواء مما يتسبب في مزيد من الضغط على المحرك مما يجعله يعمل بجدية أكبر). يعد تحسين الشكل والديناميكية الهوائية للسيارة وسيلة جيدة للمساعدة في تحسين الاقتصاد في استهلاك الوقود وتحسين أداء السيارة في نفس الوقت.
استخدام إطارات مقاومة منخفضة للدوران (غالباً ما صنعت الإطارات لإعطاء قيادة هادئة وسلسة ، وقبضة عالية ، وما إلى ذلك ، ولكن الكفاءة كانت أولوية أقل). تتسبب الإطارات في السحب الميكانيكي ، مما يجعل المحرك يعمل بجد أكثر ، ويستهلك المزيد من الوقود. قد تستخدم السيارات الهجينة إطارات خاصة أكثر تضخماً من الإطارات العادية والأكثر صلابة أو باختيار هيكل الذبيحة ومركب المطاط يتمتع بمقاومة درفلة أقل مع الاحتفاظ بالقبضة المقبولة ، وبالتالي تحسين اقتصاد الوقود مهما كان مصدر الطاقة.
تشغيل التكييف والتوجيه الكهربائي والمضخات الإضافية كهربائياً عند الحاجة ؛ هذا يقلل من الخسائر الميكانيكية بالمقارنة مع دفعهم باستمرار مع أحزمة المحرك التقليدية.

هذه الميزات تجعل سيارة هجينة فعالة بشكل خاص لحركة المرور في المدينة حيث توجد فترات توقف متكررة ، وساحل وفترات تباطؤ. بالإضافة إلى ذلك ، يتم تقليل انبعاثات الضوضاء ، خاصة عند السرعات المنخفضة وسرعة التشغيل المنخفضة ، بالمقارنة مع مركبات المحركات التقليدية. من أجل استخدام الطرق السريعة السريعة المستمرة ، تكون هذه الميزات أقل فائدة بكثير في تقليل الانبعاثات.

انبعاثات السيارات الهجينة
تقترب انبعاثات المركبات الهجينة اليوم من أو أقل من المستوى الموصى به من قبل وكالة حماية البيئة (وكالة حماية البيئة). يجب أن تساوي المستويات الموصى بها التي يقترحونها لسيارة الركاب النموذجية إلى 5.5 طن متري من CO2. السيارات الثلاث الأكثر شعبية ، هوندا سيفيك ، هوندا إنسايت وتويوتا بريوس ، وضعت المعايير أعلى من خلال إنتاج 4.1 و 3.5 و 3.5 طن مما يظهر تحسنا كبيرا في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون. يمكن للسيارات المختلطة خفض انبعاثات الهواء من الملوثات التي تشكل الضباب الدخاني بنسبة تصل إلى 90 ٪ وخفض انبعاثات ثاني أكسيد الكربون إلى النصف.

هناك حاجة إلى مزيد من الوقود الأحفوري لبناء مركبات هجينة من السيارات التقليدية ولكن خفض الانبعاثات عند تشغيل السيارة أكثر من تفوق ذلك.

الأثر البيئي للبطارية السيارة الهجينة
على الرغم من أن السيارات الهجينة تستهلك كمية أقل من الوقود من السيارات التقليدية ، إلا أنه لا تزال هناك مشكلة تتعلق بالضرر البيئي لبطارية السيارة الهجينة. اليوم معظم بطاريات السيارات الهجينة هي واحدة من نوعين: 1) هيدريد فلز النيكل ، أو 2) أيون الليثيوم. ويعتبر كلاهما أكثر ملاءمة للبيئة من البطاريات القائمة على الرصاص والتي تشكل الجزء الأكبر من بطاريات السيارات بداية البنزين اليوم. هناك العديد من أنواع البطاريات. بعضها أكثر سمية من غيرها. أيون الليثيوم هو الأقل سمية من الاثنين المذكورة أعلاه.

مستويات السمية والأثر البيئي لبطاريات هيدريد فلز النيكل – النوع المستخدم حاليًا في الهجن – أقل بكثير من البطاريات مثل حمض الرصاص أو الكادميوم النيكل وفقًا لمصدر واحد. يدعي مصدر آخر أن بطاريات هيدريد النيكل المعدنية أكثر سمية من بطاريات الرصاص ، وأن إعادة تدويرها والتخلص منها بأمان أمر صعب. بشكل عام ، العديد من مركبات النيكل القابلة للذوبان وغير القابلة للذوبان ، مثل كلوريد النيكل وأكسيد النيكل ، لها تأثيرات مسرطنة معروفة في أجنة الفرخ والفئران. مركب النيكل الرئيسي في بطاريات NiMH هو نيكل أوكسي هيدوكسيد (NiOOH) ، والذي يستخدم كقطب موجب.

وقد اجتذبت بطارية ليثيوم أيون الانتباه بسبب إمكانية استخدامها في السيارات الكهربائية الهجينة. هيتاشي هي الشركة الرائدة في تطويرها. بالإضافة إلى حجمها الأصغر ووزنها الخفيف ، توفر بطاريات أيونات الليثيوم أداءً يساعد على حماية البيئة من خلال ميزات مثل تحسين كفاءة الشحن دون تأثير الذاكرة. إن بطاريات الليثيوم أيون جذابة لأنها تتمتع بأعلى كثافة طاقة لأي بطاريات قابلة للشحن ويمكنها إنتاج جهد أكثر من ثلاثة أضعاف خلية بطارية النيكل والمعدن مع تخزين كميات كبيرة من الكهرباء في نفس الوقت. تنتج البطاريات أيضًا إنتاجًا أعلى (زيادة طاقة المركبة) ، وكفاءة أعلى (تجنب الاستخدام المهدر للكهرباء) ، وتوفر متانة ممتازة ، مقارنةً مع عمر البطارية يعادل تقريباً عمر المركبة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن استخدام بطاريات أيونات الليثيوم يقلل من الوزن الإجمالي للسيارة ويحقق أيضًا اقتصادًا محسّنًا للوقود بنسبة 30٪ أفضل من المركبات التي تعمل بالطاقة البترولية مع ما يترتب على ذلك من انخفاض في انبعاثات ثاني أكسيد الكربون ، مما يساعد على منع الاحترار العالمي.

شحن
هناك مستويين مختلفين من الشحن. يعد الشحن من المستوى الأول هو الأسلوب الأبطأ حيث أنه يستخدم منفذًا متناوبًا أحادي الطور من نوع 120 V / 15 A. المستوى الثاني هو طريقة أسرع. توفر معدات المستوى 2 الحالية الشحن من 208 فولت أو 240 فولت (حتى 80 ألف ، 19.2 كيلو واط). قد تتطلب معدات مخصصة وتركيب اتصال للوحدات المنزلية أو العامة ، على الرغم من أن سيارات مثل تسلا لديها إلكترونيات الطاقة على متن الطائرة وتحتاج فقط إلى منفذ. إن نافذة الشحن المثالية لبطاريات ليثيوم أيون هي 3-4.2 فولت. إعادة الشحن مع منفذ منزلي 120 فولت يستغرق عدة ساعات ، وشاحن 240 فولت يستغرق من 1 إلى 4 ساعات ، ويستغرق الشحن السريع حوالي 30 دقيقة لتحقيق 80٪ من الشحن. ثلاثة عوامل مهمة – المسافة على الشحن ، وتكلفة الشحن ، والوقت المطلوب للشحن من أجل تشغيل الهجين على الطاقة الكهربائية ، يجب على السيارة أن تقوم بعمل الكبح من أجل توليد بعض الكهرباء. ثم يتم تفريغ الكهرباء بشكل أكثر فعالية عندما تسرع السيارة أو تصعد منحدرًا. في عام 2014 ، يمكن تشغيل بطاريات السيارات الكهربائية الهجينة على الكهرباء فقط لمسافة تتراوح من 70 إلى 130 ميلاً (110-210 كم) على شحنة واحدة. تتراوح سعة البطارية الهجينة حاليًا من 4.4 كيلو واط في الساعة إلى 85 كيلو واط في الساعة على سيارة كهربائية بالكامل. في سيارة هجينة ، تتراوح حزم البطاريات حاليًا من 0.6 كيلووات في الساعة إلى 2.4 كيلو وات ساعة ، وهو ما يمثل فارقًا كبيرًا في استخدام الكهرباء في السيارات الهجينة.

المواد الخام زيادة التكاليف
هناك زيادة وشيكة في تكاليف العديد من المواد النادرة المستخدمة في تصنيع السيارات الهجينة. على سبيل المثال ، عنصر الأرض النادر الديسبروسيوم مطلوب لتصنيع العديد من المحركات الكهربائية المتقدمة وأنظمة البطاريات في أنظمة الدفع الهجينة. النيوديميوم هو معدن نروي آخر وهو عنصر أساسي في المغناطيسات عالية القوة الموجودة في المحركات الكهربائية المغناطيسية الدائمة.

تأتي جميع العناصر الأرضية النادرة في العالم تقريبًا من الصين ، ويعتقد العديد من المحللين أن الزيادة الإجمالية في صناعة الإلكترونيات الصينية ستستهلك هذا العرض بالكامل بحلول عام 2012. وبالإضافة إلى ذلك ، نتج عن حصص التصدير على العناصر الأرضية النادرة الصينية كمية غير معروفة من يتبرع.

ويجري حاليا تطوير عدد قليل من المصادر غير الصينية مثل مشروع بحيرة هويداس المتطورة في شمال كندا وكذلك جبل ويلد في أستراليا ؛ ومع ذلك ، فإن العوائق أمام الدخول عالية وتتطلب سنوات للانطلاق عبر الإنترنت.

اقتصاد الوقود
ينبع اقتصاد الوقود للمركبات الهجينة من بعض العوامل:

تقليل حجم محركات الاحتراق: في حالة عدم وجود محرك كهربائي ، تعتمد القدرة القصوى المتاحة على محركات أكبر ، والتي تبدد المزيد من الطاقة وتستهلك المزيد من الوقود. من ناحية أخرى ، عندما يمكن للمرء الاعتماد على محرك كهربائي ، يمكن للمرء أن يتبنى محرك احتراق بحجم الطاقة المتوسطة ، وبالتالي أصغر.
استخدام دورة Atkinson التي توفر كفاءة أكبر في الطاقة من دورة Otto.
جزء الكبح التجديدي من قوة الكبح هو الكهرومغناطيسي ويحول الطاقة الحركية إلى طاقة كهربائية يمكن تخزينها.
احتراق إغلاق المحرك في الحالات التي تكون فيها طاقة المحرك الكهربائي كافية (مثل الاختناقات المرورية) ، مما يمنع محرك الاحتراق من العمل تحت النقطة التي توفر فيها نسبة منخفضة من الطاقة المفيدة (الطاقة الكلية – الطاقة المتشتتة).
إمكانية التقاط الطاقة الشمسية أو طاقة الرياح.

تسويق
تنفق شركات صناعة السيارات حوالي 8 مليون دولار في تسويق السيارات الهجينة كل عام. مع الجهود المشتركة من العديد من شركات السيارات ، باعت صناعة الهجين الملايين من السيارات الهجينة. شركات السيارات الهجينة مثل تويوتا وهوندا وفورد وبي أم دبليو قد تضافرت لخلق حركة مبيعات السيارات الهجينة التي دفعت بها جماعات الضغط في واشنطن لخفض انبعاثات العالم وأصبحت أقل اعتمادا على استهلاكنا البترولي. في عام 2005 ، تجاوزت المبيعات 200،000 سيارة هجين ، ولكن بالنظر إلى ما سبق ، قللت فقط من الاستخدام العالمي لاستهلاك البنزين بمقدار 200،000 جالون في اليوم – وهو جزء صغير من 360 مليون جالون في اليوم. وفقا لمؤلف برادلي بيرمان لتغير القيادة – واحد هجين في كل مرة ، يظهر الاقتصاد البارد أنه بالدولار الحقيقي ، باستثناء ارتفاع قصير في السبعينيات ، ظلت أسعار الغاز ثابتة وثابتة إلى حد كبير. التكلفة الإجمالية لامتلاك وتشغيل سيارة شخصية “. وتشمل أساليب التسويق الأخرى غسل الخضراء وهو “الاستغلال غير المبرر للفضيلة البيئية”. أوضحت تيمما إهرنفيلد في مقال نشرته مجلة نيوزويك. قد يكون الهجينة أكثر كفاءة من العديد من محركات البنزين الأخرى فيما يتعلق باستهلاك البنزين ولكن بقدر ما تكون خضراء وجيدة للبيئة غير دقيقة تماما. شركات السيارات الهجينة لديها وقت طويل للذهاب إذا كانوا يتوقعون أن يذهب الأخضر حقا. ووفقًا لما ذكره أستاذ الأعمال بجامعة هارفارد ، ثيودور ليفيت ، فإنه يشير إلى “إدارة المنتجات” و “تلبية احتياجات العملاء” ، “يجب عليك التكيف مع توقعات المستهلك وتوقع الرغبات المستقبلية”. هذا يعني أن الناس يشترون ما يريدونه ، إذا كانوا يريدون سيارة تعمل بوقود فعال يشترون سيارة هجينة دون التفكير في الكفاءة الفعلية للمنتج. فشل “قصر النظر الأخضر” كما وصفه أوتومان ، لأن المسوقين يركزون على خضرة المنتج وليس على الفعالية الفعلية. يقول الباحثون والمحللون أن الناس ينجذبون إلى التكنولوجيا الجديدة ، فضلاً عن الراحة في تقليل عدد مرات التعبئة. وثانياً ، يجد الناس أنه من المجدي امتلاك السيارة الأفضل والأحدث والأكثر وميضاً ، وما يسمى بالسيارات صديقة للبيئة. في بداية حركة السيارات الهجينة دخلت الشركات إلى الشباب ، من خلال استخدام كبار المشاهير ورواد الفضاء والبرامج التلفزيونية الشعبية لتسويق السيارات الهجينة. هذا جعل التكنولوجيا الجديدة من Hybrids حالة للحصول على الكثير من الناس ويجب أن تكون باردة أو حتى الخيار العملي في ذلك الوقت. مع الفوائد العديدة وحالة امتلاك سيارة هجين ، من السهل التفكير في أنه الشيء الصحيح الذي ينبغي عمله ، ولكن في الحقيقة قد لا يكون أخضر كما يبدو.

حوافز
في مايو 2014 ، وافقت مدينة ساو باولو على القانون 15997/14 ، الذي ينص على أن السيارات الكهربائية والهجن والخلية الهيدروجينية التي تم وضعها في المدينة تسترد 50٪ من قيمة IPVA المدفوعة ، وهو ما يتوافق مع الجزء الذي يقع على عاتق المدينة ، بما أن الضريبة هي الدولة. تقتصر عودة IPVA على R $ 10،000 ويبلغ 5 سنوات. لا يمكن أن تكلف السيارة أكثر من 150،000 دولار. هذه السيارات مع الدفع البديل ستكون أيضا معفاة من دوران مركبات ساو باولو. ولقاعة المدينة مهلة 30 يومًا لتنظيم القانون وتفصيل الكيفية التي سيتم بها الوفاء بها. يسعى تشريع ساو باولو إلى تحفيز تبني سياسات مماثلة في مدن برازيلية أخرى. بحلول سبتمبر 2014 ، لا تزال الحكومة الفيدرالية توفر خيارات لتحديد سياسة تشجع السيارات الكهربائية والهجينة في البلاد. في يوليو 2013 ، قدمت الرابطة الوطنية لمصنعي السيارات (Anfavea) اقتراحا لتمكين بيع وتطوير هذه النماذج في البرازيل إلى وزارة التنمية والصناعة والتجارة الخارجية (MDIC).

معدل التبني
في حين أن معدل تبني السيارات الهجينة في الولايات المتحدة صغير اليوم (2.2٪ من مبيعات السيارات الجديدة في عام 2011) ، مقارنة مع 17.1٪ من مبيعات السيارات الجديدة في اليابان في عام 2011 ، ولديها القدرة على أن تكون كبيرة جدًا بمرور الوقت كما يتم تقديم المزيد من النماذج وتراجع التكاليف الإضافية بسبب فوائد التعلم والحجم. ومع ذلك ، تختلف التوقعات على نطاق واسع. على سبيل المثال ، أشار بوب لوتز ، وهو متشكك منذ فترة طويلة من السيارات الهجينة ، إلى أنه يتوقع أن لا تشتمل السيارات الهجينة أبداً على أكثر من 10٪ من سوق السيارات في الولايات المتحدة. كما تتوقع مصادر أخرى أن معدلات الاختراق الهجين في الولايات المتحدة ستبقى أقل من 10٪ لسنوات عديدة.

تشمل وجهات النظر الأكثر تفاؤلاً اعتبارًا من عام 2006 توقعات بأن تهيمن السيارات الهجينة على مبيعات السيارات الجديدة في الولايات المتحدة وأماكن أخرى خلال السنوات العشر إلى العشرين القادمة. وهناك مقاربة أخرى ، اتخذتها Saurin Shah ، تفحص معدلات الاختراق (أو المنحنيات S) من أربعة نظائر (تاريخية وحالية) إلى السيارات الهجينة والكهربائية في محاولة لقياس مدى سرعة تهجين مخزون السيارة و / أو إمدادها بالكهرباء في الولايات المتحدة الامريكانية. النظائر هي (1) المحركات الكهربائية في مصانع الولايات المتحدة في أوائل القرن 20 ، (2) قاطرات الديزل الكهربائية على السكك الحديدية الأمريكية في الفترة 1920-1945 ، (3) مجموعة من ميزات / تقنيات السيارات الجديدة التي أدخلت في الولايات المتحدة على مدى في السنوات الخمسين الماضية ، و 4) مشتريات الدراجة الإلكترونية في الصين على مدى السنوات القليلة الماضية. وتشير هذه النظائر مجتمعة إلى أن الأمر سيستغرق 30 سنة على الأقل للمركبات الهجينة والكهربائية لالتقاط 80٪ من مخزون سيارات الركاب الأمريكية.

معايير تنظيم الاتحاد الأوروبي 2020
توصل البرلمان الأوروبي والمجلس الأوروبي والمفوضية الأوروبية إلى اتفاق يهدف إلى خفض متوسط ​​انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من السيارة إلى 95 جم / كم بحلول عام 2020 ، وفقاً لبيان صحفي أصدرته المفوضية الأوروبية.

وفقًا للإصدار ، فإن التفاصيل الأساسية للاتفاقية هي كما يلي:

هدف الانبعاثات: سيخفض الاتفاق متوسط ​​انبعاثات ثاني أكسيد الكربون من السيارات الجديدة إلى 95 جم / كم من عام 2020 ، كما اقترحت اللجنة. هذا هو تخفيض بنسبة 40 ٪ من الهدف الإلزامي لعام 2015 وهو 130 جم / كم. الهدف هو متوسط ​​لكل أسطول سيارات جديد لكل مصنع ؛ يسمح لمصنعي المعدات الأصلية (OEMs) ببناء بعض المركبات التي تنبعث منها أقل من المتوسط ​​، وبعضها ينبعث منها المزيد. هدف عام 2025: على اللجنة أن تقترح هدفًا آخر لخفض الانبعاثات بحلول نهاية عام 2015 ليصبح ساريًا في 2025. وسوف يكون هذا الهدف متماشياً مع أهداف الاتحاد الأوروبي طويلة الأجل للمناخ. الاعتمادات الفائقة للمركبات ذات الانبعاثات المنخفضة: ستعطي اللائحة الشركات المصنعة حوافز إضافية لإنتاج سيارات بانبعاثات غاز ثاني أكسيد الكربون تبلغ 50 جرام / كم أو أقل (والتي ستكون سيارات هجينة أو كهربائية). سيتم احتساب كل من هذه المركبات كمركبتين في عام 2020 ، و 1.67 في عام 2021 ، و 1.33 في عام 2022 ، ثم كمركبة واحدة من عام 2023 فصاعدًا. وستساعد هذه الاعتمادات الفائقة المصنعين على زيادة خفض متوسط ​​انبعاثات أسطول سياراتهم الجديد. ومع ذلك ، لمنع النظام من تقويض السلامة البيئية للتشريع ، سيكون هناك سقف 2.5 جم / كم لكل مصنع على المساهمة التي يمكن أن تقدمها الاعتمادات الفائقة إلى هدفها في أي عام.