自動車と自動車技術の未来-ハイブリッド車、電気自動車、ドライバーレス車

誰もがますます利用できる自動車は、社会階級の区別を曖昧にし、市場を拡大し、経済を刺激しました。業界は260万人以上を直接雇用しており、Auto Allianceによると、国内総生産（GDP）の3％〜3.5％を占めています.

アメリカ人の車との恋愛は、所有数に明白です。交通統計局によると、2012年の米国の登録車両は2億5千万台、または18歳以上のアメリカ人ごとに1台でした。平均世帯は1.75台の車両を所有しています。ドライバーは、同年、450万マイルの道路と高速道路、および605,471本の橋を渡って28億マイル以上旅をしました。.

消費者は、さまざまなメーカー、モデル、およびボディスタイルを生産する多数の自動車メーカーから選択できます。車両は、色、エンジンの種類、トランスミッション、インテリアデザイン、ホイールの種類によってさらにカスタマイズできます。さらに、何千もの自動車修理店、高性能のメカニック、ボディカスタマイズショップがあり、あらゆる自動車所有者の夢をかなえる準備ができています。.

自動車の現代生活への悪影響

現代の生活へのすべての貢献のために、自動車は個人と社会全体にかなりの負の結果をもたらしました：

• 費用. 自動車の購入と継続的な運転は、一般的な人が生涯で行う最大の支出の1つです。労働統計局によると、自動車は、家族の予算の約6分の1を占めており、食品や医療、保険を合わせたものを上回っています。 BLSの報告によると、2010年の米国の平均乗用車は11.4歳で、ガスと石油で2,132ドルを燃やしながら11,318マイル走行しました。さらに、ドライバーは修理とメンテナンスに平均787ドルを費やしました.
• 死傷. アメリカ合衆国国勢調査局によると、1990年以来、車に関連する事故が毎年1,000万件以上発生し、年間30,000人以上が死亡しています。設計と新技術の改善を反映して、率は毎年低下していますが、国家高速道路交通安全局は、2010年の事故の費用は8,710億ドルであったと推定しています.
• アーバンスプロール. 米国の人口は、1900年の7600万人から2000年の2億8100万人に3倍以上増加しました。しかし、2002年の米国国勢調査によると、1950年以降、首都圏に住む人の数は大幅に減少しました。 7,000人以上が1平方マイルの土地を占有しました。 2000年には、1平方マイルあたり3,000未満でした。この広がりにより、大量輸送の効率が低下し、より広範な道路および高速道路ネットワークを構築する圧力が高まります。.
• 混雑. 2012年のテキサスA＆Mモビリティの調査によると、平均的な自動車通勤者は、交通渋滞で車に座って週に50時間以上を費やしています。ロサンゼルス、ボストン、ニューヨークなどの都市では、混雑が年間60時間を超えているため、アメリカ人は必要以上に累積55億時間を旅行し、29億ガロンの燃料を追加購入しています。.
• 汚染. 大気汚染は自動車よりも前のものですが、ほとんどの科学者は私たちの個人の自動車が地球温暖化の主な原因であることに同意しています。懸念科学者連合によると、自動車とトラックは、米国の全排出量の約5分の1を占めています。燃焼したガロン1ガロンあたり約24ポンドの二酸化炭素とその他の地球温暖化ガス.

自動車の未来

自動車は導入以来大幅に変化しましたが、自動車の改善のペースは増加しています。特に、マイナスの影響に対処するための進歩に関連しています。一部の未来派は、今後10年以内に自動運転車（自動運転車）の登場を予測しています.

ExtremeTechのレポートによると、メルセデスベンツは2015年のコンシューマーエレクトロニクスショー、F-105高級車で無人運転車を発表しました。 -座席の乗客。その間、BMWはi3 EVを実証しました。これはセルフパーキングを行い、駐車場の空きスペースを検索できます.

CNBCによると、一部のアナリストは、GoogleやAppleなどの新しいメーカーが、ゼネラルモーターズ、フォード、ホンダ、フォルクスワーゲンなどの従来の大量自動車メーカーに取って代わり、新技術に着手すると予測しています。その他の予測には次のものが含まれます。

• 1台の車でドライバーを待たずにさまざまなメンバーに順次かつ同時にサービスを提供できるため、家族が所有する車は少なくなります。たとえば、無人車は、労働者をオフィスに出した後、ホームベースに戻り、日中に他の家族を輸送してから夕方に通勤者を迎えに行くことができます.
• 人々が車を所有せずに使用する共有モビリティが増加します.

重要な変化の要素

大幅な改善により、将来の自動車の悪影響を減らすことができます。これらには、次の側面と要素が含まれます.

設計

最初の自動車は、彼らが交換した馬車に似ていて、車輪のついたシンプルな箱でした。初期の製造業者は、空気力学、つまり空気中を移動する物体の抵抗、つまり「ドラッグ」に関する知識がほとんどありませんでした。ドラッグは速度に比例して増加します。車の形状、特に正面領域は、車両が前進するときに消費されるエネルギーに直接影響します.

速度を上げるもう1つの効果は、車の下を流れる空気からの揚力（車体が路面から上昇する傾向）であり、ターン中のトラクションと安定性が低下します。風洞の使用により、自動車の設計エンジニアは鋭いエッジを減らし、流線型を改善し、抵抗、揚力、およびエネルギー消費を削減しました。.

結果として、各メーカーはライバルによって得られた利点をすぐに採用するため、メーカーとモデルは類似しているように見えます。将来の車は、乗客用の内部スペースを維持または増加させながら、より多くの曲線でより短くなる可能性が高い.

材料

車の重量は、運転中に使用される燃料消費量に直接影響します。ワシントン大学は、ユニボディ構造、軽量素材、小型エンジンの普及により、1975年から2009年にかけて平均自動車重量が1,700ポンド減少したと報告しています。しかし、利点の多くは、車両サイズの増加と機能の追加によって相殺されました.

燃費を向上させる連邦政府の圧力が続くと、軽量鋼、アルミニウム、複合材料、プラスチックの使用が増え、重量が減少し、耐衝撃性が向上します。たとえば、テスラロードスターのボディは、スチールと同じ強度で、重量が30％少ない軽量のカーボンファイバー/エポキシ複合材で構成されています。材料の製造コストが下がると、より多くのメーカーが車両用の革新的な新しい複合材料に目を向けます.

機械効率

4ストローク内燃エンジンは、何十年もの間自動車の主要な動力源でした。長年にわたり、可変バルブタイミング、空気の強制誘導、燃料噴射、コンピューター調整燃料噴射、可変バルブタイミングを備えた4つのバルブを備えたダブルオーバーヘッドカムなどの技術の進歩により、エンジンの効率と出力が向上しました.

エンジンコントロールユニット-点火タイミング、空気/燃料混合物、およびアイドルスピードを調整するオンボードコンピューター-の広範な使用により、燃費が向上し、エンジン診断が継続的に行われます。トランスミッションはより効率的で、3つの前進ギアと後進の手動シフトから、6〜8ギアと後進の自動シフトに進化しています。改善された油圧により、簡単なパワーステアリングが可能になり、アンチロックブレーキにより停止時間とスペースが大幅に削減されました。.

2015年の時点で、ガソリンエンジンと電気モーターの組み合わせであるハイブリッドは、米国の一部では普及していません。 Experian Automotive（Adam Goldfein経由）によると、カリフォルニアでは4つのハイブリッドのうち1つが販売されており、次の5つの州（フロリダ、テキサス、ニューヨーク、バージニア、ワシントン）を合わせた量よりも多い.

主要な自動車メーカーのほとんどは現在ハイブリッドモデルを提供していますが、24時間365日のウォールストリートによると、トヨタのプリウスモデルは2000年以降、総販売数が約500万台で市場を支配しています。 1040万（2009年）から1740万（2000年）のハイブリッド車は、2000年以降の総売上の3％未満を占めており、Green Car Reportsによると、現在、年間総売上の平均約3％.

多くのオブザーバーは、以下の組み合わせによりハイブリッドの販売がこれまで制限されていたと考えています。

• 従来のエンジンモデルに比べて高い消費者価格（同等の車で5,000ドル以上）
• ハイブリッド車または電気自動車の修理または修理が可能な独立したサービス施設が少なく、販売ディーラーが車を保守する必要がある
• 消費者が新しいテクノロジーに慣れていない
• ガスエンジンの燃費向上
• 馬力と高速道路の速度を理想化する自動車文化

（ハイブリッドではなく）燃料電池を動力とする純粋な電気自動車は一般の人々の好奇心をかき立てましたが、燃料電池の改善は予想されたほど迅速には進みませんでした。平均的な電気自動車の運転制限は150マイルで、充電には20〜30分かかります.

対照的に、4気筒のフレックス燃料（ガソリンまたはガソリンとエタノールの混合）エンジンと12.4ガロンタンクを搭載した2015年のフォードフォーカスは、燃料を補給せずに360マイル以上移動できます。電気自動車は将来、従来の動力源に取って代わる可能性がありますが、最も可能性の高い結果は、ハイブリッドエンジンの人気の高まり、ガスエンジンと電気エンジンの間の論理的移行です.

燃料

その存在の大部分において、自動車はその燃料をガソリン（精製石油製品）に依存してきました。テトラエチル鉛は歴史的に、自己発火に対する抵抗力を高めるために追加されました。これは、イグニッションがオフになったときに「ノッキング」と呼ばれる状態ドライバーです。 1970年代以来、エタノール（ガソリンと混合した再生可能燃料）が鉛に取って代わりました。この組み合わせは「フレックス燃料」とも呼ばれます。

その他の燃料には次のものがあります。

• 圧縮天然ガス. 一部の車両、特に大型トラックやバスは、圧縮された天然ガスで作動するように設計されています。圧縮された天然ガスは、石油よりもきれいに燃焼し、汚染物質の少ない化石燃料です。オイルマンT.ブーンピケンズなどの支持者は、CNGを環境に優しく、ガソリンに代わる安価な代替品として提唱しています。ただし、CNGを自動車の国に代わる実行可能な代替物として提供するインフラストラクチャは存在しないため、ドライバーへのアピールが制限されています。.
• 電気. 電気自動車とハイブリッド車はますます一般的になり、燃費はガソリンエンジンに比べて約33％向上しています。バッテリー駆動の車は家庭や公共の充電ステーションで充電できますが、電気専用車の範囲は、12ガロン以上の貯蔵容量を備えたガソリン駆動車よりもかなり狭くなります。バッテリー技術の改善は当初の予測よりも遅く、電動車はガソリン式の代替車よりも高価なままです。それにもかかわらず、製造コストが低下し、その環境上の利点が明らかになるにつれて、電気自動車は引き続き大きな市場シェアを獲得します。バッテリーまたは電力の再充電にガソリンモーターに依存するハイブリッドモデル-電気モーターはガソリン車よりも遠くまで駆動でき、同様に燃費の優位性を保持します。.
• 水素. 一部の科学者と自動車メーカーは、主に環境上の利点から、将来の燃料として水素を提唱しています。 2014年、現代自動車は米国で最初の水素自動車のリースを開始し、トヨタは2015年に最初の水素自動車を販売する計画を発表しました。ほとんどの主要メーカーは水素自動車を開発中です。ただし、水素を一次燃料としてサポートするために必要な燃料供給インフラストラクチャはまだ存在していません.

単一の代替燃料が2025年までに自動車の主要燃料としてガソリンを置き換えることはまずありません。電気自動車およびハイブリッド車は、電気料金あたりの走行距離が長くなるにつれて、引き続き大きな市場シェアを獲得します。石油の世界価格も、最終的な代替燃料への大規模な転換に大きく影響します。価格がガロンあたり4.00ドル以上で継続すると、代替燃料への移行が促進されます.

コミュニケーションズ

自動車と自動車が動作する環境との間の電子通信は、最も劇的な変化を遂げています。グローバルポジショニングシステム（GPS）は、多くの新しいアイテムではありますが、ほとんどの新しい車で利用できます。これらのシステムがすべての新車の標準になると、リアルタイムの車両追跡が利用可能になり、オフサイトのエンジン監視が行われます。 GPSシステムは、無人車両に不可欠です.

車両間（V2V）およびインフラストラクチャ間（V2I）の通信は一般的になり、自動車は道路状況の変化に加えて、他の車両の位置と動きを自動的に認識します。インタラクティブな道路標識と交通信号により、車両への自動で継続的な通信が提供され、ドライバーの介入なしにコースと速度を修正できます。これらの要素-すでに技術的に入手可能-が配置されると、無人運転車が現実のものになります.

道路と高速道路

今後数十年で、米国は老朽化したインフラストラクチャを再構築し、通信の新しい技術を取り入れます。今日、高速道路では大型トラックの車線制限が一般的です。州間高速道路での隊列走行-個々の車が電子的にリンクされ、ユニットとして一緒に走行する-は、通信機能に対応するために国が高速道路を再構築するにつれて一般的になります.

従来、速度制限の理由は次のとおりです。

• ドライバーの安全性. 低速での運転は、ドライバーが必要に応じて調整を行う時間を増やし、衝撃力を軽減します。コンピューターが人間のドライバーに取って代わるので、高速道路の事故は劇的に減少し、前者は道路や交通状況の変化に応じて即座に調整を行います。読者は、西ドイツのアウトバーンには上限速度がなく、長年にわたって米国の州間高速道路システムよりもはるかに低い交通死亡率を経験していることに注意してください.
• 燃費. ガソリン消費を削減するために、1974年に連邦政府によって1時間あたり55マイルの速度制限が緊急ハイウェイ省エネ法を介して課されました。制限は1987年に65 mphに引き上げられ、1995年に廃止されました。速度制限が低くなったことで、国民の燃料が大幅に節約されたという証拠はほとんどありません。.

高速道路のインフラストラクチャが置き換えられ、ロボット車の数が比例して増加すると、州レベルで最高速度制限がなくなります.

安全性

近年、車両設計の改善と自動展開エアバッグの使用により、ドライバーと乗客の安全性が劇的に向上しています。現在、ライトの自動ハイビーム制御は多くの車に標準装備されており、高級車での自動歩行者検出機能を備えた暗視機能は2025年までに標準装備になる可能性があります。自動車のモデルであり、今後標準になる可能性が高い.

ブレーキと回避操舵を組み合わせた自動緊急操舵システムは、将来の危険な衝突を軽減または回避します。日産自動車は、ドライバーが車両を安全に操作できないことを検出するデバイス（アルコールを検出するセンサー、表情を監視するカメラ、または不規則な運転を認識するソフトウェア）を開発している企業の1つです。.

最後の言葉

未来の自動車は、最初の自動車が馬やバギーと異なっていたので、今日と同じように異なるでしょう。無人運転車は、人間が経験するどの輸送手段よりも、エネルギー効率が高く、安全で、環境へのダメージが少なく、経済的です。.

自動車の未来への移行は迅速ではなく、国内の既存の自動車群に取って代わるのに少なくとも12年以上かかります。国のリーダーが対立する国の優先事項と格闘しているため、新しい技術に対応するために国の高速道路と道路を再構築するにはさらに時間がかかる可能性があります。技術的改善のペースは増加し続けますが、それらの改善の利点は2050年以降まで完全に実現される可能性は低いです。.

自動車の将来についてどのような予測がありますか?