Otomobil ve Otomobil Teknolojisinin Geleceği - Hibrit, Elektrikli ve Sürücüsüz Otomobiller

Giderek daha fazla herkesin kullanımına sunulan otomobiller, sosyal sınıf ayrımlarını bulanıklaştırdı, pazarları genişletti ve ekonomiyi canlandırdı. Sektör doğrudan 2,6 milyondan fazla kişiyi istihdam ediyor ve Auto Alliance'a göre, ülkenin gayri safi yurtiçi hasılasının (GSYİH)% 3 ila% 3,5'ini oluşturuyor.

Amerikanların arabalarla olan aşk ilişkisi sahip olunan sayıda açıktır. Ulaştırma İstatistikleri Bürosu'na göre, 2012 yılında ABD'de 250 milyondan fazla kayıtlı araç veya 18 yaşın üzerindeki her Amerikalı için bir araç vardı. Ortalama hanehalkı 1,75 araca sahiptir. Sürücüler, o yıl ülkede 4.5 milyon mil yol ve otoyol ve 605.471 köprü üzerinde 2.8 milyar milden fazla yol kat etti..

Tüketiciler, hepsi farklı marka, model ve gövde stilleri üreten çok sayıda otomobil üreticisi arasından seçim yapabilir. Araçlar daha sonra renk, motor tipi, şanzıman, iç tasarım ve tekerlek tipine göre özelleştirilebilir. Buna ek olarak, herhangi bir otomobil sahibinin hayallerini gerçekleştirmeye hazır binlerce oto tamir atölyesi, yüksek performanslı mekanik ve gövde özelleştirme atölyeleri var..

Otomobillerin Modern Yaşam Üzerindeki Olumsuz Etkileri

Otomobil, modern yaşama tüm katkıları için, bireyler ve toplum için bir bütün olarak önemli olumsuz sonuçlar doğurdu:

• gider. Bir otomobilin satın alınması ve devam ettirilmesi, tipik bir kişinin ömür boyu yaptığı en büyük harcamalardan biridir. Çalışma İstatistikleri Bürosu'na göre, otomobiller bir ailenin bütçesinin yaklaşık altıda birini oluşturuyor, gıda veya sağlık ve sigortadan daha fazlası. BLS, 2010 yılında ABD'deki ortalama binek otomobillerinin 11.4 yaşında olduğunu ve 11.318 mil sürüldüğünü ve aynı zamanda gaz ve petrolde 2.132 dolar yaktığını bildirdi. Ayrıca, sürücüler onarım ve bakım için ortalama 787 $ harcadı.
• Ölümler ve Yaralanmalar. ABD Nüfus Sayım Bürosu'na göre, 1990'dan bu yana, her yıl arabalarla ilgili 10 milyondan fazla kaza meydana geliyor ve bu da yılda 30.000'den fazla ölüme neden oluyor. Oran her yıl düşerken - tasarım ve yeni teknolojideki gelişmeleri yansıtıyor - Ulusal Karayolu Trafik Güvenliği İdaresi 2010 yılında kaza maliyetinin 871 milyar dolar olduğunu tahmin ediyor.
• Kentsel Yayılma. ABD nüfusu 1900'de 76 milyondan 2000'de üçe katlanarak 2000'de 281 milyona ulaştı. Ancak, 2002 ABD Nüfus Sayımı araştırmasına göre, bir metropol bölgede yaşayan insan sayısı 1950'den bu yana önemli ölçüde azaldı. 7.000'den fazla insan bir kilometrekarelik bir alanı işgal etti; 2000 yılında mil kare başına 3.000'den az kişi vardı. Bu yayılma, toplu taşıma verimliliğini azaltır ve daha kapsamlı yol ve otoyol ağları oluşturmak için baskıyı artırır.
• tıkanıklık. 2012 Teksas A&M mobilite çalışmasına göre, ortalama otomobil banliyöleri haftada 50 saatten fazla trafikte sıkışmış arabasında oturuyor. Los Angeles, Boston ve New York gibi şehirlerde tıkanıklık yılda 60 saatten fazladır, bu da Amerikalıların kümülatif olarak 5.5 milyar saat daha fazla seyahat etmesine ve fazladan 2.9 milyar galon yakıt satın almasına neden olur.
• Kirlilik. Atmosferik kirlilik otomobilden önce gelirken, çoğu bilim adamı kişisel otomobillerimizin küresel ısınmanın ana nedeni olduğu konusunda hemfikir. İlgili Bilim Adamları Birliği'ne göre, otomobiller ve kamyonlar ABD emisyonlarının yaklaşık beşte birini oluşturuyor - yakılan her galon gaz için yaklaşık 24 kilo karbondioksit ve diğer küresel ısınma gazları.

Otomobillerin Geleceği

Otomobiller piyasaya sürüldüklerinden bu yana önemli ölçüde değişmiş olsalar da, özellikle olumsuz etkileriyle mücadeledeki ilerlemelerle ilişkili olarak otomobillerdeki iyileştirme hızı artmaktadır. Bazı fütüristler önümüzdeki on yıl içinde özerk otomobillerin - kendi kendine giden arabaların - görünümünü tahmin ediyorlar.

ExtremeTech, Mercedes-Benz'in sürücüsüz araçlarını, sürücünün ve ön koltuktaki yolcunun arka ile yüz yüze oturabilmesi için dönebilen ön koltuklarla birlikte gelen F-105 lüks aracı olan 2015 Tüketici Elektroniği Fuarı'nda açıldığını bildirdi koltuklu yolcular. Bu arada, BMW i3 EV'sini kendi kendine park eden ve açık alanlar için bir otoparkta arayabileceklerini gösterdi.

CNBC'ye göre, bazı analistler Google ve Apple gibi yeni üreticilerin General Motors, Ford, Honda ve Volkswagen gibi geleneksel kitle otomobil üreticilerine yeni teknolojilerle başlayacaklarını tahmin ediyorlar. Diğer tahminler şunları içerir:

• Tek bir araba bir sürücüyü beklemeden çeşitli üyelere sırayla ve aynı anda hizmet edebileceğinden, daha az araba ailelere ait olacaktır. Örneğin, sürücüsüz bir araba, bir çalışanı ofise teslim ettikten sonra kendi üssüne dönebilir ve banliyöde akşamın ilerleyen saatlerinde almaya geri dönmeden önce gün içinde diğer aile üyelerini taşımaya hazır olabilir..
• İnsanların arabalara sahip olmadan kullandıkları paylaşılan hareketlilikte bir artış olacak.

Önemli Değişimin Unsurları

Önemli gelişmeler, gelecekte otomobillerin olumsuz etkilerini azaltacaktır. Bunlar aşağıdaki hususları ve unsurları içerir.

tasarlamak

İlk otomobiller, değiştirdikleri atlı arabalara benziyordu, tekerlekler üzerindeki basit kutular. İlk üreticiler aerodinamik hakkında çok az bilgiye sahipti - havada hareket eden nesnelerin direnci veya “sürükleme”. Sürükleme, hızla orantılı olarak artar. Aracın şekli, özellikle ön alan, araç ilerledikçe tüketilen enerjiyi doğrudan etkiler.

Arttırılmış hızın bir başka etkisi de ek kaldırma - otomobil gövdesinin yol yüzeyinden yükselme eğilimi - otomobilin altından akan havadan, dönüşler sırasında çekişi ve dengeyi azaltır. Rüzgar tünellerinin kullanımı, keskin kenarları azaltmak ve düzeneği iyileştirmek için otomotiv tasarım mühendislerine yol göstererek sürükleme, kaldırma ve enerji tüketimini azalttı.

Sonuç olarak, her üretici bir rakibin kazandığı herhangi bir avantajı hızla benimsediğinden marka ve modeller benzer görünür. Gelecek otomobiller, yolcular için iç mekanı korurken veya arttırırken daha fazla eğri ile daha kısa olacak.

Malzemeler

Bir otomobilin ağırlığı, operasyonlar sırasında kullanılan yakıt tüketimini doğrudan etkiler. Washington Üniversitesi, tek gövdeli yapıların, hafif malzemelerin ve daha küçük motorların yaygın kullanımının 1975 ve 2009 yılları arasında ortalama otomobil ağırlığını 1.700 pound azalttığını bildirdi. Bununla birlikte, avantajın çoğu araç boyutundaki artış ve işlevsellikteki artışla dengelendi..

Yakıt ekonomisini artırmak için devam eden federal basınç, ağırlığı azaltmak ve çarpışma kabiliyetini arttırmak için hafif çelik, alüminyum, kompozit malzemeler ve plastiklerin daha fazla kullanılmasına neden olacaktır. Örneğin, Tesla Roadster'ın gövdesi, çelik kadar güçlü ve% 30 daha az ağırlığa sahip hafif bir karbon fiber / epoksi kompozitten yapılmıştır. Malzemenin üretim maliyetleri düştükçe, daha fazla üretici araçları için devrim niteliğinde yeni kompozit malzemelere yönelecek.

Mekanik Verimlilik

Dört zamanlı içten yanmalı motor, onlarca yıldır otomobiller için birincil güç kaynağı olmuştur. Yıllar içinde, değişken valf zamanlamalı dört valfli çift havai kamlar, zorla hava indüksiyonu, yakıt enjeksiyonu, bilgisayar ayarlı yakıt enjeksiyonu ve değişken valf zamanlaması gibi teknolojik gelişmeler motor verimliliğini ve gücünü arttırmıştır..

Ateşleme zamanlamasını, hava / yakıt karışımını ve rölanti devrini düzenleyen bir araç bilgisayarı olan motor kontrol ünitesinin yaygın kullanımı, daha fazla yakıt verimliliği ve sürekli motor teşhisi sağlar. Şanzımanlar, üç ileri ve geri vitesin manuel olarak değiştirilmesinden altı ila sekiz vites ve geri vitesin otomatik olarak değiştirilmesine kadar değişen daha verimlidir. Geliştirilmiş hidrolik, zahmetsiz hidrolik direksiyon sağlarken, kilitlenmeyen frenler durma süresini ve alanı önemli ölçüde azaltır.

2015 itibariyle, hibridler - benzinli motor ve elektrik motorunun bir kombinasyonu - ABD'nin bazı bölgelerinde popüler hale gelmedi. Experian Automotive'e (Adam Goldfein aracılığıyla) göre, California'da dört melezden biri satıldı, sonraki beş eyaletten (Florida, Texas, New York, Virginia ve Washington) daha büyük bir miktar.

Büyük otomobil üreticilerinin çoğu şu anda hibrit bir model sunsa da, Toyota'nın Prius modelleri, 24/7 Wall St'ye göre 2000 yılından bu yana toplam 5 milyon satışla pazara hakim oldu. 2000'den beri ABD'nin yıllık otomobil satışları, 10.4 milyon (2009 yılı) ile 17.4 milyon (2000 yılı) arasında, melezler 2000 yılından bu yana toplam satışların% 3'ünden daha azını temsil ediyor ve Yeşil Otomobil Raporlarına göre, şu anda toplam yıllık satışların ortalama% 3'ünü oluşturuyor.

Birçok gözlemci, aşağıdakilerin kombinasyonunun melezlerin satışını bugüne kadar kısıtladığına inanmaktadır:

• Geleneksel motor modellerine göre yüksek tüketici fiyatları (karşılaştırılabilir bir otomobil için 5.000 $ veya daha fazla)
• Hibritlerin veya elektrikli arabaların servisini veya onarımını yapabilen ve otomobilin satıcı tarafından bakımını gerektiren daha az bağımsız servis tesisi
• Tüketicinin yeni teknolojiye aşina olmaması
• Gaz motorlarının artan yakıt verimliliği
• Beygir gücü ve otoyol hızını idealleştiren bir otomotiv kültürü

Yakıt hücreleriyle (hibritlerle değil) çalışan tamamen elektrikli araçlar halkın fantezisini ele geçirirken, yakıt hücresi iyileştirmeleri tahmin edildiği kadar hızlı ilerlemedi. Ortalama elektrikli otomobil 150 mil sürüş sınırına sahiptir ve şarj edilmesi 20 ila 30 dakika gerektirir.

Buna karşılık, dört silindirli, esnek yakıtlı (benzinli veya benzinli-etanol karışımları) bir motora ve 12,4 galonluk bir depoya sahip 2015 Ford Focus, yakıt ikmali yapmadan 360 milden fazla yol kat edebilir. Elektrikli arabalar gelecekte geleneksel güç kaynaklarının yerini alabilse de, en olası sonuç hibrid motorun artan popülaritesi, gaz ve elektrikli motorlar arasındaki mantıksal geçiştir..

Yakıtlar

Otomobil, varlığının çoğunluğu için, yakıtı için rafine bir petrol ürünü olan benzine güveniyor. Tetraetil kurşun, kendiliğinden tutuşmaya daha fazla direnç sağlamak için geçmişte eklenmiştir, bu durum, kontak kapatıldığında “vurma” olarak adlandırılan bir durum sürücüleridir. 1970'lerden bu yana, benzinle harmanlanmış yenilenebilir bir yakıt olan etanol, kurşunun yerini aldı ve bu kombinasyon bazen “esnek yakıt” olarak adlandırılıyor.

Diğer yakıtlar aşağıdakileri içerir:

• Sıkıştırılmış doğal gaz. Bazı araçlar, özellikle büyük kamyonlar ve otobüsler, petrolden daha temiz yanan ve daha az kirletici üreten bir fosil yakıt olan sıkıştırılmış doğal gazla çalışmak üzere tasarlanmıştır. Petrol adamı T. Boone Pickens gibi taraftarlar CNG'yi benzine daha iyi çevresel ve daha ucuz bir alternatif olarak savundular. Bununla birlikte, CNG'yi bir otomobil ülkesine uygulanabilir bir alternatif olarak sunacak altyapı mevcut değildir, bu nedenle sürücülerin çekiciliğini sınırlandırmaktadır..
• Elektrik. Elektrikli ve hibrid araçlar giderek yaygınlaşıyor ve yakıt ekonomisi benzinli bir motordan yaklaşık% 33 daha fazla. Pille çalışan arabalar evde veya halka açık şarj istasyonlarında şarj edilebilirken, yalnızca elektrikli araçların menzili, 12 veya daha fazla galon depolama kapasitesine sahip benzinli bir arabadan oldukça azdır. Pil teknolojisindeki gelişmeler başlangıçta öngörülenden daha yavaş olmuştur ve elektrikle çalışan araçlar, benzinle çalışan bir alternatiften daha pahalı olmaya devam etmektedir. Bununla birlikte, üretim maliyetleri düştükçe ve çevresel avantajları daha belirgin hale geldikçe, elektrikli otomobiller daha büyük bir pazar payı toplamaya devam edecektir. Aküleri şarj etmek veya elektrik motoruna güç vermek için benzinli motora dayanan hibrit modeller, benzinle çalışan araçlardan daha uzağa sürülebilir ve yakıt ekonomisi avantajını da koruyabilir.
• Hidrojen. Bazı bilim adamları ve otomobil üreticileri, başta çevresel faydaları olmak üzere hidrojeni geleceğin yakıtı olarak savunuyorlar. 2014 yılında Hyundai, Amerika Birleşik Devletleri'nde ilk hidrojenle çalışan aracı kiralamaya başladı, Toyota ise 2015 yılında ilk hidrojen yakıtlı arabasını satmayı planladığını açıkladı. Büyük üreticilerin çoğunun geliştirilmekte olan hidrojenle çalışan otomobilleri var. Bununla birlikte, birincil yakıt olarak hidrojeni desteklemek için gerekli yakıt altyapısı henüz mevcut değildir..

Tek bir alternatif yakıtın 2025'ten önce otomobilin birincil yakıtı olarak benzini değiştirmesi olası değildir. Elektrikli otomobiller ve hibrid araçlar, elektrik yükü başına kat edilen mesafe arttıkça önemli pazar payı toplamaya devam edecektir. Dünya petrol fiyatı da, alternatif bir yakıta nihai toptan dönüşümü büyük ölçüde etkileyecektir. Fiyatlar galon başına 4.00 $ veya daha fazla devam ederse, alternatif yakıtlara geçiş teşvik edilecektir.

Haberleşme

Otomobil ve içinde bulunduğu ortam arasındaki elektronik iletişim en dramatik değişikliklere uğramıştır. Global konumlandırma sistemleri (GPS), çoğu yeni otomobilde, birçokları için bir eklenti olarak da mevcuttur. Bu sistemler tüm yeni otomobiller için standart hale geldikçe, gerçek zamanlı araç takibi ve saha dışı motor takibi artacaktır. Sürücüsüz araçlar için bir GPS sistemi gereklidir.

Araçtan araca (V2V) ve araçtan altyapıya (V2I) iletişim yaygınlaşacak, böylece değişen yol koşullarına ek olarak otomobiller diğer araçların konum ve hareketlerinden otomatik olarak haberdar olacaklar. Etkileşimli yol işaretleri ve trafik sinyalleri, sürücü müdahalesi olmadan rota ve hız düzeltmelerine izin veren araçlara otomatik, sürekli iletişim sağlayacaktır. Bu unsurlar - teknik olarak zaten mevcut - yerleştirildikçe, sürücüsüz araç bir gerçek olacak.

Yollar ve Otoyollar

Önümüzdeki on yıllar içinde ABD yaşlanan altyapısını yeniden inşa edecek ve yeni iletişim teknolojisini dahil edecek. Büyük kamyonlar için kısıtlı şeritler bugün otoyollarda yaygındır. Eyaletler arası otoyollarda müfreze - elektronik olarak birbirine bağlanan ve bir birim olarak birlikte seyahat eden bireysel arabalar - ülke, iletişim yeteneklerini karşılamak için otoyollarını yeniden inşa ettikçe yaygınlaşacaktır..

Tarihsel olarak hız sınırlarının mantığı şöyledir:

• Sürücü Güvenliği. Düşük hızlarda sürüş, sürücülerin gerektiğinde ayarlamalar yapmalarına daha fazla zaman tanır ve darbe kuvvetlerini azaltır. Bilgisayarlar insan sürücülerinin yerini aldıkça karayolu kazaları büyük ölçüde azaltılacak, ilki yol ve trafik koşulları değiştikçe anlık ayarlamalar yapacaktır. Okuyucular, Batı Almanya'daki Autobahn'ın üst hız sınırlarına sahip olmadığını ve yıllardır ABD Eyaletlerarası Otoyol Sisteminin çok altında bir trafik ölüm oranı yaşadığını belirtmelidir..
• Yakıt ekonomisi. Benzin tüketimini azaltmak için 1974 yılında Acil Durum Karayolu Enerji Tasarrufu Yasası ile Federal Hükümet tarafından saatte 55 mil hız sınırı getirildi. Sınırlar 1987'de 65 mil / saat'e çıkarıldı ve 1995'te yürürlükten kaldırıldı. Düşük hız sınırlarının önemli ölçüde ulusal yakıt tasarrufuna neden olduğuna dair çok az kanıt var..

Karayolu altyapısı değiştirildiğinde ve robot otomobillerinin sayısı orantılı olarak arttıkça, devlet düzeyinde maksimum hız sınırları ortadan kalkacaktır.

Emniyet

Sürücü ve yolcu güvenliği son yıllarda daha iyi araç tasarımı ve otomatik olarak açılan hava yastıklarının kullanılmasıyla önemli ölçüde artmıştır. Işıkların otomatik uzun far kontrolü şu anda birçok otomobilde standarttır ve lüks modellerde otomatik yaya algılama özelliğine sahip gece görüş özellikleri 2025 yılına kadar standart olabilir. Otomobil modelleri ve gelecek yıllarda muhtemelen standart olacak.

Fren ve kaçırma direksiyonunu birleştiren otomatik acil durum direksiyon sistemleri, gelecekte tehlikeli çarpışmaları azaltacak veya önleyecektir. Nissan Motor Corporation, sürücünün bir aracı güvenli bir şekilde kullanamadığını tespit etmek için cihazlar geliştiren şirketler arasında yer alıyor - alkol algılayan sensörler, yüz ifadelerini izlemek için kameralar veya düzensiz sürüşü tanıyan yazılım - nihai kullanım için.

Son söz

Geleceğin otomobilleri, ilk otomobiller at ve buggy'den farklı olduğu için bugünden farklı olacak. Sürücüsüz otomobiller, insan deneyimindeki herhangi bir ulaşım tarzından çok daha fazla enerji tasarruflu, daha güvenli, çevreye daha az zarar verecek ve kullanımı daha ekonomik olacaktır.

Otomobillerin geleceğine geçiş, ülkede mevcut otomobil filosunun yerini almak için en az bir düzine veya daha fazla yıl süren hızlı olmayacak. Ülkenin karayollarını ve yollarını yeni teknolojiyi kullanacak şekilde yeniden inşa etmenin, ülkenin liderleri birbiriyle çelişen ulusal önceliklerle boğuşması daha uzun sürecektir. Teknolojik gelişmenin hızı artmaya devam edecek, ancak bu gelişmelerin faydalarının 2050 veya daha sonrasına kadar tam olarak gerçekleşmesi muhtemel değil.

Otomobillerin geleceği hakkında ne gibi tahminleriniz var??