Masa Depan Teknologi Automobil & Kereta - Kereta Hibrid, Elektrik & Tanpa Pemandu

Automobil, yang semakin tersedia kepada sesiapa, telah membezakan perbezaan kelas sosial, pasaran berkembang, dan merangsang ekonomi. Industri ini secara langsung menggunakan lebih daripada 2.6 juta orang dan, menurut Auto Alliance, menyumbang 3% hingga 3.5% daripada keluaran dalam negara kasar (KDNK).

Hubungan cinta Amerika dengan kereta terbukti dalam bilangan yang dimiliki. Menurut Biro Statistik Pengangkutan, terdapat lebih dari 250 juta kenderaan terdaftar di Amerika Syarikat pada tahun 2012, atau satu untuk setiap orang Amerika yang berumur 18 tahun. Purata rumah tangga memiliki 1.75 kenderaan. Pemandu mengembara lebih dari 2.8 bilion batu melebihi 4.5 juta batu jalan raya dan lebuh raya dan 605,471 jambatan di negara itu tahun itu.

Pengguna boleh memilih dari kebanyakan pengeluar kereta, semuanya menghasilkan gaya, model, dan gaya yang berbeza. Kenderaan itu kemudiannya boleh disesuaikan dengan warna, jenis enjin, penghantaran, reka bentuk dalaman, dan jenis roda. Di samping itu, terdapat beribu-ribu kedai pembaikan kereta, mekanik berprestasi tinggi, dan kedai penyesuaian badan yang bersedia memenuhi impian mana-mana pemilik kereta.

Kesan Negatif Kenderaan pada Kehidupan Moden

Untuk semua sumbangannya kepada kehidupan moden, kereta juga telah membawa kesan negatif yang besar kepada individu dan masyarakat secara keseluruhannya:

Perbelanjaan. Pembelian dan pengendalian berterusan sebuah kereta adalah salah satu perbelanjaan terbesar yang dilakukan orang biasa dalam seumur hidup. Automobil menyumbang kira-kira satu perenam daripada anggaran keluarga, lebih daripada makanan atau penjagaan kesihatan dan insurans digabungkan, menurut Biro Statistik Buruh. BLS melaporkan bahawa pada tahun 2010 kereta purata penumpang di A.S. berusia 11.4 tahun dan didorong 11,318 batu sementara membakar $ 2,132 pada gas dan minyak. Selain itu, pemandu menghabiskan, secara purata, $ 787 untuk pembaikan dan penyelenggaraan.
Kematian dan kecederaan. Menurut Biro Banci Amerika Syarikat, sejak tahun 1990, lebih dari 10 juta kecelakaan yang melibatkan kereta berlaku setiap tahun, menyebabkan lebih dari 30.000 kematian setahun. Walaupun kadar penurunan setiap tahun - mencerminkan peningkatan reka bentuk dan teknologi baru - Pentadbiran Keselamatan Jalan Raya Lebuh Raya Kebangsaan menganggarkan bahawa kos kemalangan pada 2010 adalah $ 871 bilion.
Bandar Sprawl. Penduduk AS lebih tiga kali ganda daripada 76 juta orang pada tahun 1900 menjadi 281 juta pada tahun 2000. Namun, menurut kajian Banci Amerika Syarikat 2002, jumlah penduduk yang tinggal di kawasan metropolitan telah menurun dengan ketara sejak tahun 1950. Pada pertengahan abad, lebih banyak daripada 7,000 orang menduduki kawasan seluas persegi; pada tahun 2000, terdapat kurang daripada 3,000 batu persegi. Penyebaran ini mengurangkan kecekapan transit massa dan meningkatkan tekanan untuk membina rangkaian jalan raya dan lebuh raya yang lebih luas.
Kesesakan. Mengikut kajian Texas A & M 2012, purata komuter kereta menghabiskan lebih dari 50 jam seminggu duduk di dalam keretanya yang terperangkap dalam lalu lintas. Di bandar-bandar seperti Los Angeles, Boston, dan New York, kesesakan adalah lebih daripada 60 jam setahun, menyebabkan rakyat Amerika mengembara lebih dari 5.5 bilion jam lebih daripada yang diperlukan dan untuk membeli tambahan 2.9 bilion gelen bahan api.
Pencemaran. Walaupun pencemaran atmosfera menjejaskan kereta, kebanyakan saintis bersetuju bahawa kereta peribadi kita adalah punca utama pemanasan global. Menurut Persatuan Saintifik Prihatin, kereta dan trak menyumbang hampir seperlima dari semua pelepasan A.S. - sekitar 24 paun karbon dioksida dan gas-pemanasan global yang lain untuk setiap galon gas dibakar.

Masa Depan Automobil

Walaupun kereta telah berubah dengan ketara sejak pengenalan mereka, kadar peningkatan dalam kereta semakin meningkat - terutamanya berkaitan dengan kemajuan untuk memerangi kesan negatif mereka. Sesetengah futurists meramalkan rupa kereta autonomi - kereta memandu sendiri - dalam dekad yang akan datang.

ExtremeTech melaporkan bahawa Mercedes-Benz melancarkan kereta tanpa pemandu mereka pada 2015 Consumer Electronics Show, kenderaan mewah F-105, yang dilengkapi dengan kerusi depan yang berputar supaya penumpang dan penumpang kerusi hadapan boleh duduk bersemuka dengan belakang - penumpang penumpang. Sementara itu, BMW telah membuktikan i3 EVnya bahawa taman-taman sendiri dan boleh mencari garaj parkir untuk ruang terbuka.

Menurut CNBC, beberapa penganalisis meramalkan bahawa pengeluar baru seperti Google dan Apple akan menggantikan pengeluar kereta massa tradisional seperti General Motors, Ford, Honda, dan Volkswagen dengan kepala mereka bermula pada teknologi baru. Ramalan lain termasuk perkara berikut:

Kereta yang lebih kecil akan dimiliki oleh keluarga kerana kereta tunggal boleh melayani pelbagai ahli secara berurutan dan serentak tanpa menunggu pemandu. Sebagai contoh, sebuah kereta tanpa pemandu boleh kembali ke pangkalannya selepas menyerahkan seorang pekerja ke pejabat dan tersedia untuk mengangkut anggota keluarga yang lain pada hari sebelum pulang untuk mengambil komuter pada waktu petang.
Akan ada peningkatan dalam mobiliti berkongsi di mana orang menggunakan kereta tanpa memiliki mereka.

Unsur Perubahan Penting

Penambahbaikan yang ketara akan mengurangkan kesan negatif kereta pada masa akan datang. Ini termasuk aspek dan elemen berikut.

Reka bentuk

Kereta pertama menyerupai gerabak kuda yang diganti, kotak mudah pada roda. Pengeluar awal mempunyai sedikit pengetahuan tentang aerodinamik - rintangan objek bergerak melalui udara, atau "seret." Seret naik mengikut kelajuan. Bentuk kereta, terutamanya kawasan frontal, secara langsung mempengaruhi tenaga yang digunakan sebagai kenderaan bergerak ke hadapan.

Satu lagi kesan peningkatan kelajuan adalah peningkatan tambahan - kecenderungan badan kereta meningkat dari permukaan jalan - dari udara mengalir di bawah kereta, mengurangkan daya tarikan dan kestabilan semasa giliran. Penggunaan terowong angin mempunyai jurutera rekaan automotif berpandu untuk mengurangkan tepi yang tajam dan meningkatkan pemantapan, dengan itu mengurangkan seretan, angkat, dan penggunaan tenaga.

Akibatnya, membuat dan model kelihatan sama seperti setiap pengeluar dengan cepat mengamalkan apa-apa kelebihan yang diperoleh oleh saingan. Kereta masa depan mungkin lebih pendek dengan lebih banyak lengkung sementara mengekalkan atau meningkatkan ruang dalaman untuk penumpang.

Bahan

Berat badan secara langsung memberi kesan kepada penggunaan bahan api yang digunakan semasa operasi. University of Washington melaporkan bahawa penggunaan meluas pembinaan unibody, bahan ringan, dan mesin yang lebih kecil mengurangkan berat badan purata kereta sebanyak 1,700 pound antara 1975 dan 2009. Walau bagaimanapun, kebanyakan kelebihannya diimbangi oleh peningkatan saiz kenderaan dan fungsi tambahan.

Tekanan persekutuan yang berterusan untuk meningkatkan ekonomi bahan bakar akan menghasilkan penggunaan lebih ringan keluli ringan, aluminium, bahan komposit, dan plastik untuk mengurangkan berat badan dan meningkatkan kecukupan. Sebagai contoh, badan Tesla Roadster dibina dari komposit serat karbon / epoksi ringan yang kuat seperti besi dan berat 30% kurang. Oleh kerana kos pembuatan bahan turun, lebih banyak pengilang akan berpaling kepada bahan komposit baru yang revolusioner untuk kenderaan mereka.

Kecekapan Mekanikal

Enjin pembakaran dalaman empat lejang telah menjadi sumber kuasa utama untuk kereta selama beberapa dekad. Selama bertahun-tahun, kemajuan teknologi seperti cawangan overhed dua dengan empat injap dengan pembolehubah injap pemasaan, induksi udara terpaksa, suntikan bahan api, suntikan bahan api disesuaikan komputer, dan pemasaan injap berubah telah meningkatkan kecekapan dan kuasa enjin.

Penggunaan unit mesin enjin yang meluas - sebuah komputer on-board yang mengatur waktu pencucuhan, campuran udara / bahan bakar, dan kelajuan terbiar - menghasilkan kecekapan bahan bakar yang lebih besar dan diagnosis mesin yang berterusan. Pengiriman adalah lebih cekap, berevolusi dari peralihan manual tiga gear ke depan dan terbalik, untuk beralih secara automatik enam hingga lapan gear dan terbalik. Hidraulik yang diperbaiki membolehkan stereng kuasa tanpa tenaga, manakala brek anti-lock telah mengurangkan pengurangan masa dan ruang secara drastik.

Sehingga 2015, kacukan - kombinasi enjin petrol dan motor elektrik - tidak menjadi popular di bahagian Amerika Syarikat. Menurut Experian Automotive (melalui Adam Goldfein), satu dari empat hibrid telah dijual di California, jumlah yang lebih besar daripada lima negeri yang akan datang (Florida, Texas, New York, Virginia, dan Washington) digabungkan.

Walaupun kebanyakan pengeluar kereta utama pada masa ini menawarkan model hibrid, model Prius Toyota telah menguasai pasaran dengan kira-kira 5 juta jumlah jualan sejak tahun 2000, menurut 24/7 Wall St.. Sejak jualan tahunan autos AS sejak tahun 2000 berkisar serendah 10.4 juta (tahun 2009) kepada 17.4 juta (tahun 2000), hibrid telah mewakili kurang daripada 3% daripada jumlah jualan sejak tahun 2000 dan menurut Laporan Kereta Hijau, purata kira-kira 3% daripada jumlah jualan tahunan pada masa ini.

Ramai pemerhati percaya kombinasi berikut telah menyekat jualan hibrid sehingga kini:

Harga pengguna yang tinggi berbanding dengan model enjin tradisional ($ 5,000 atau lebih untuk kereta sebanding)
Kemudahan perkhidmatan bebas yang kurang mampu menyelenggara atau membaiki hibrid atau kereta elektrik, yang memerlukan kereta itu dikekalkan oleh penjual menjual
Kurangnya kebiasaan pengguna dengan teknologi baru
Peningkatan kecekapan bahan bakar enjin gas
Sebuah budaya automotif yang mempersonakan tenaga kuda dan kelajuan lebuh raya

Walaupun kenderaan elektrik semata-mata yang dikuasakan oleh sel bahan bakar (bukan hibrida) telah menawan mewah orang ramai, penambahbaikan sel bahan api tidak berkembang secepat yang diunjurkan. Kereta elektrik purata mempunyai batas memandu 150-batu dan memerlukan 20 hingga 30 minit untuk mengisi semula.

Sebaliknya, 2015 Ford Focus dengan enjin empat silinder, fleksibel bahan api (petrol atau petrol-etanol) dan tangki 12.4-galon boleh bergerak lebih daripada 360 batu tanpa mengisi minyak. Walaupun kereta elektrik boleh menggantikan sumber tenaga tradisional pada masa akan datang, hasil yang paling mungkin adalah peningkatan populariti enjin hibrid, peralihan logik antara gas dan enjin elektrik.

Bahan api

Bagi sebahagian besar kewujudannya, kereta itu bergantung kepada petrol - produk petroleum yang ditapis - untuk bahan bakarnya. Tetraethyl lead telah ditambah secara sejarah untuk memberikan lebih banyak daya tahan terhadap pencucuhan diri, pemandu keadaan yang disebut sebagai "mengetuk" ketika penyalaan dimatikan. Sejak tahun 1970-an, etanol - bahan bakar yang boleh diperbaharui yang diadun dengan petrol - telah menggantikan plumbum, gabungan kadang-kadang dipanggil "bahan api flex."

Bahan api lain termasuk yang berikut:

Gas Asli Mampat. Sesetengah kenderaan, terutamanya trak dan bas besar, direka untuk beroperasi dengan gas asli termampat, bahan api fosil yang membakar lebih bersih daripada petroleum dan menghasilkan bahan cemar yang lebih sedikit. Penyokong seperti petani T. Boone Pickens telah menganjurkan CNG sebagai alternatif yang lebih baik dari alam sekitar dan murah kepada petrol. Walau bagaimanapun, infrastruktur untuk menyediakan CNG sebagai alternatif yang berdaya maju kepada sebuah negara kereta tidak wujud, dengan itu mengehadkan rayuannya kepada pengguna jalan raya.
Elektrik. Kenderaan elektrik dan hibrid semakin umum, dengan ekonomi bahan bakar kira-kira 33% lebih besar daripada enjin yang bertenaga petrol. Walaupun kereta berkuasa bateri boleh dicas semula di rumah atau di stesen pengisian awam, julat kenderaan elektrik sahaja jauh lebih rendah daripada kereta bertenaga petrol dengan kapasiti storan sebanyak 12 atau lebih galon. Peningkatan teknologi bateri telah lebih perlahan daripada yang diunjurkan pada mulanya, dan kenderaan berkuasa elektrik tetap lebih mahal daripada alternatif bertenaga petrol. Walau bagaimanapun, kereta elektrik akan terus mengumpul pangsa pasaran yang lebih tinggi memandangkan kos pengeluaran menurun dan kelebihan alam sekitar mereka menjadi lebih jelas. Model hibrid bergantung kepada motor petrol untuk mengecas bateri atau kuasa motor elektrik boleh didorong lebih jauh daripada kenderaan bertenaga petrol, dan mengekalkan kelebihan bahan api bahan api juga.
Hidrogen. Sesetengah saintis dan pengilang kereta menyokong hidrogen sebagai bahan api masa depan, terutamanya untuk faedah alam sekitar. Pada tahun 2014, Hyundai mula memajak kenderaan bertenaga hidrogen pertama di Amerika Syarikat, manakala Toyota mengumumkan rancangan untuk menjual kereta api hidrogen yang pertama pada tahun 2015. Kebanyakan pengeluar utama mempunyai kereta bertenaga hidrogen yang sedang dibangunkan. Walau bagaimanapun, bahan api yang diperlukan untuk menyokong hidrogen sebagai bahan api utama masih belum wujud.

Tidak ada bahan bakar alternatif yang akan menggantikan petrol sebagai bahan bakar utama kereta sebelum tahun 2025. Kereta elektrik dan kenderaan hibrid akan terus mengumpul bahagian pasaran yang ketara memandangkan jarak perjalanan setiap kenaikan caj elektrik. Harga dunia untuk minyak juga akan memberi kesan kepada penukaran borong akhirnya kepada bahan bakar alternatif. Jika harga terus pada $ 4.00 setiap gelen atau lebih besar, bergerak ke bahan api alternatif akan didorong.

Komunikasi

Komunikasi elektronik antara kereta dan persekitaran di mana ia beroperasi telah mengalami perubahan yang paling dramatik. Sistem kedudukan global (GPS) boleh didapati di kebanyakan kereta baru, walaupun sebagai item tambahan untuk ramai orang. Oleh kerana sistem ini menjadi standard untuk semua kereta baru, pengesanan kenderaan masa sebenar akan semakin meningkat, serta pemantauan enjin di luar tapak. Sistem GPS adalah penting untuk kenderaan tanpa pemandu.

Perhubungan kenderaan (V2V) dan kenderaan kepada infrastruktur (V2I) akan menjadi perkara biasa supaya kereta akan secara automatik menyedari kedudukan dan pergerakan kenderaan lain, selain mengubah keadaan jalan raya. Tanda-tanda jalan interaktif dan isyarat lalu-lintas akan memberikan komunikasi berterusan secara automatik ke kenderaan yang membolehkan kursus dan pembetulan laju tanpa intervensi pemandu. Memandangkan unsur-unsur ini - sudah tersedia secara teknikal - akan diletakkan di tempat, kereta tanpa pemandu akan menjadi kenyataan.

Jalan Raya dan Lebuh Raya

Dalam dekad akan datang, A.S. akan membina semula infrastruktur penuaan dan memasukkan teknologi komunikasi baru. Lorong terhad untuk trak besar biasa di lebuh raya hari ini. Platoon di lebuh raya antara negeri - kereta individu yang dihubungkan bersama secara elektronik dan berkembar bersama sebagai unit - akan menjadi perkara biasa apabila negara membina semula lebuh raya untuk menampung keupayaan komunikasi.

Rasional untuk had kelajuan sejarah adalah yang berikut:

Keselamatan Pemandu. Memandu pada kelajuan yang lebih rendah membolehkan pemandu lebih banyak masa untuk membuat penyesuaian jika perlu dan mengurangkan daya impak. Kemalangan jalan raya akan dikurangkan secara drastik kerana komputer menggantikan pemandu manusia, yang membuat pelarasan segera sebagai perubahan keadaan jalan raya dan lalu lintas. Pembaca perlu ambil perhatian bahawa Autobahn di Jerman Barat tidak mempunyai had laju atas dan telah mengalami kadar kematian pesakit jauh di bawah Sistem Lebuhraya Interstate A.S. selama bertahun-tahun.
Ekonomi minyak. Had kelajuan 55 batu sejam telah dikenakan oleh Kerajaan Persekutuan menerusi Akta Pemuliharaan Tenaga Kecemasan pada tahun 1974 untuk mengurangkan penggunaan petrol. Batasan itu dinaikkan kepada 65 mph pada tahun 1987 dan dimansuhkan pada tahun 1995. Terdapat sedikit bukti bahawa had laju yang lebih rendah mengakibatkan simpanan bahan api kebangsaan yang ketara.

Memandangkan infrastruktur jalan raya digantikan dan bilangan kereta robot meningkat secara berkadaran, had laju maksimum akan hilang di peringkat negeri.

Keselamatan

Keselamatan pemandu dan penumpang telah meningkat secara dramatik pada tahun-tahun kebelakangan ini melalui reka bentuk kenderaan yang lebih baik dan penggunaan beg udara secara automatik. Kawalan pancaran tinggi automatik lampu pada masa ini adalah standard pada banyak kereta, dan keupayaan penglihatan malam dengan pengesanan pejalan kaki automatik pada model mewah boleh menjadi standard pada tahun 2025. Radar belakang dan pelbagai arah, kamera multi-sensing sudah muncul dalam kemewahan model kereta, dan mungkin akan menjadi standard pada masa akan datang.

Sistem stereng kecemasan automatik yang menggabungkan brek dan stereng mengelakkan akan mengurangkan atau mengelakkan perlanggaran berbahaya pada masa akan datang. Nissan Motor Corporation adalah antara syarikat yang membangunkan peranti untuk mengesan ketidakupayaan pemandu untuk selamat mengendalikan kenderaan - sensor yang mengesan alkohol, kamera untuk memantau ekspresi muka, atau perisian untuk mengenali memandu yang tidak menentu - untuk akhirnya digunakan.

Firman Akhir

Automobil masa depan akan berbeza daripada hari ini kerana kereta pertama berbeza dari kuda dan kereta. Kereta tanpa pemandu akan lebih cekap tenaga, selamat, kurang merosakkan alam sekitar, dan lebih ekonomik untuk beroperasi daripada sebarang cara pengangkutan dalam pengalaman manusia.

Peralihan kepada masa depan autos tidak akan cepat, mengambil sekurang-kurangnya sedozen atau lebih tahun untuk menggantikan armada kereta sedia ada di negara ini. Membina semula lebuh raya dan jalan raya negara untuk menampung teknologi baru mungkin lebih lama memandangkan pemimpin negara bergelut dengan keutamaan negara yang bercanggah. Kadar penambahbaikan teknologi akan terus meningkat, namun faedah penambahbaikan tersebut tidak akan dapat dicapai sepenuhnya sehingga tahun 2050 atau kemudian.

Ramalan apa yang anda ada mengenai masa depan kereta?