Der Fahrzeugbau ist eine der wichtigsten Industrien, die an die heutigen Anforderungen einer nachhaltigen Entwicklung angepasst wurde. Die Schlüsselkomponente der Nachhaltigkeit erfordert die Gestaltung umweltfreundlicher Fahrzeuge.
Herkömmliche Fahrzeuge verwenden Erdöl als einzige Energiequelle und machen heute den Großteil der vorhandenen Fahrzeuge aus. Steigende Erdölpreise und die Verknappung von Erdöl sind jedoch zu einer großen Herausforderung für die Fahrzeughalter geworden. Die wachsende Besorgnis wegen der begrenzten Versorgung mit Kraftstoffen motiviert die Fahrzeughersteller dazu, in umweltfreundliche alternative Kraftfahrzeuge zu investieren.
Elektrofahrzeuge gelten als die Zukunft alternativer Energie. Sie sind eine der vielversprechendsten Technologien, die die Automobilindustrie treffen. Elektrofahrzeuge werden hauptsächlich in Hybrid- und Plug-in-Hybridfahrzeuge klassifiziert.
Hybrid Electric Vehicle (HEV) ist ein Fahrzeug, das nicht mehr nur auf den Verbrennungsmotor (ICE) angewiesen ist, um den Motor anzutreiben, sondern es verwendet einen Elektromotor, um das Fahrzeug mit Elektrizität anzutreiben.
Es kombiniert die Vorteile herkömmlicher Elektrofahrzeuge und der vorhandenen Technologie, um das Beste aus beiden Welten zu machen. HEVs sind die praktischste und energieeffizienteste Alternative zu herkömmlichen Fahrzeugen, da sie sowohl vom ICE als auch vom elektrischen Antriebssystem angetrieben werden.
Im Gegensatz zu PHEVs können sie die Batterie jedoch nicht aus dem Stromnetz laden, da der Strom durch regeneratives Bremsen oder Benzin im Tank stammt.
Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs) sind die nächste Generation von Hybrid-Elektrofahrzeugen, die zwar relativ neu in der Szene sind, jedoch aufgrund ihrer höheren Effizienz schnell an Zugkraft gewinnen. Sie werden auch als Range-Extended-Elektrofahrzeuge bezeichnet, aus dem offensichtlichen Grund, dass die Fahrzeuge immer über Benzin verfügen, um die Reichweite zu erhöhen. Sie sind im Vergleich zu HEV mit einem größeren und einem leistungsstärkeren Akku ausgestattet, der am Stromnetz aufgeladen werden kann.
PHEVs arbeiten in zwei verschiedenen Modi, abhängig von der Ladung der Batterie. Meistens wird der Motor mit einem Elektromotor angetrieben, wodurch der Verbrauch an fossilen Brennstoffen automatisch reduziert wird, und er wechselt nur dann zu ICE, wenn der Batteriestand den eingestellten Grenzwert unterschreitet.
- Hybrid-Elektrofahrzeuge oder kurz HEV genannt, sind die häufigsten Arten von Elektrofahrzeugen, die eine Kombination zweier komplementärer Antriebssysteme verwenden: Elektromotor mit Batterie und Benzinmotor mit Kraftstofftank. HEVs sind die praktischste Alternative zu herkömmlichen Fahrzeugen, da sie sowohl mit Strom als auch mit Benzin betrieben werden. Plug-in-Hybrid-Elektrofahrzeuge (PHEVs) sind Hybridfahrzeuge mit einer größeren und stärkeren Batterie im Vergleich zu HEV, die die Vorteile eines batteriebetriebenen Elektrofahrzeugs und herkömmlicher Hybridfahrzeuge kombinieren.
- Die Antriebsenergie von HEVs kommt aus mehr als zwei Arten von Quellen, von denen eine eine elektrische Quelle ist. HEV-Antriebsstränge sind normalerweise in drei grundlegende Anordnungen unterteilt: Serien-, Parallel- und Serienparallelhybride. HEV mit einem Serienantriebsstrang verwenden zwei unterschiedliche Energiequellen, die in Serie kombiniert werden; Für die parallele HEV-Konfiguration verwendet das Fahrzeug sowohl elektrische als auch mechanische Traktionsquellen. und für eine serieparallele Konfiguration kombiniert das Fahrzeug die Merkmale beider Serien HEV und paralleler HEV. PHEVs basieren auf den gleichen drei Antriebsstrangkonfigurationen, können jedoch, anders als die Hybride, in die Stromnetze eingesteckt werden.
- Der Verbrennungsmotor (ICE) ist die Hauptenergiequelle, die die ursprüngliche Energie in Benzin in mechanische Leistung umwandelt. Die mechanische Energie wird dann von einem Generator in elektrische Energie umgewandelt. Der Elektromotor treibt das Fahrzeug mit Strom an, der vom Generator erzeugt wird, oder Strom, der in der Batterie gespeichert ist. Die Batterien werden mit regenerativem Bremsen und Benzin in HEV geladen. PHEVs können mit der in der Bordbatterie gespeicherten elektrischen Energie gefahren werden, und der Benzinmotor erweitert die Reichweite. Der Akku kann sowohl durch regeneratives Bremsen als auch durch Anschließen an eine 120-Volt-Steckdose im Haushalt aufgeladen werden.
- Bei HEVs ist die Batterie das Antriebssystem des Verbrennungsmotors während des Fahrzeugantriebs, der die toxischen Emissionen reduziert, indem der ICE im Leerlauf abgeschaltet und bei Bedarf neu gestartet wird. Mit PHEVs können erhebliche Emissionen aufgrund des geringeren Verbrauchs von Benzin reduziert werden. Die zentralisierte Stromerzeugung ist wesentlich effizienter und erzeugt im Vergleich zu HEV weniger toxische Emissionen, was wiederum dazu beiträgt, die starke Umweltverschmutzung in den dicht bevölkerten Gebieten zu mildern. Dies hat langfristig Auswirkungen auf die Umwelt.
Sowohl HEVs als auch PHEVs sind energieeffiziente und umweltfreundliche Hybrid-Elektrofahrzeuge, die nicht nur von einem Verbrennungsmotor als ihrem einzigen Antriebsmechanismus abhängig sind, sondern sie verwenden einen bidirektionalen Kraftfluss. Sie haben jedoch einen recht großen Anteil an den Unterschieden in Bezug auf Effizienz, Betriebskosten, Wartungskosten, Reichweite, Emissionen usw. Da PHEVs Strom aus dem Stromnetz verwenden, führt der reduzierte Benzinverbrauch zu einer besseren Effizienz und weniger toxischen Emissionen, die dazu beitragen eine umweltfreundlichere Alternative.
Zusätzlich erhöht der Elektromotor die Systemeffizienz und reduziert den Kraftstoffverbrauch. Beide Fahrzeuge arbeiten jedoch unabhängig von der Architektur auf dieselbe Weise, sind jedoch auf kurze Wege beschränkt.