摘要：

1）電動車在當前電池、電機技術(shù)水平和燃油價格情況下，相對于燃油車來說電動車已經(jīng)具備壓倒優(yōu)勢。本文給出的補能方案是挖掘這些優(yōu)勢的關(guān)鍵。

2）電動化車輛不存在里程焦慮、充電難題。

3）給出了電動化車輛補能的最佳方案。

4）設(shè)計了一個動力測試平臺，并將通過改裝方式造一輛LY混動車。

1、電動化車輛優(yōu)于傳統(tǒng)燃油車

燃油按每升7元、30%的燃油內(nèi)能化為車輛動力。折算為電力價格每度成本2.68元。而電池系統(tǒng)每度電容量的成本在1000~1500元。電池使用壽命在3000~5000次。假設(shè)充電度電成本在0.6~1.8元之間。按充電價格0.6元、電動車每使用一度電可以節(jié)省2.08元。1000元每度電容量電池系統(tǒng)成本計算、充放電500次可以回收電池成本。按充電價格1.8元計算，電動車每使用一度電可以節(jié)省0.88元，1500元每度電容量電池系統(tǒng)成本計算，電池充放電1705次可以回收電池系統(tǒng)成本。由此、電池系統(tǒng)有50~90%使用壽命是凈賺的。只是車企設(shè)計錯了。

除了電池價格優(yōu)勢外，電動車的生產(chǎn)工時更短，人力、場地需求也更少，比燃油車更高生產(chǎn)自動化程度，零部件數(shù)量也大幅減少。

上面的計算、分析說明：電池車已經(jīng)以壓倒性的優(yōu)勢戰(zhàn)勝了燃油車。然而電動車市場銷量仍待引爆，當前各個車企錯誤的車型設(shè)計造成電動車的優(yōu)勢發(fā)揮不出來。

圖 1 電動車已優(yōu)于燃油車

有人說安全問題、里程焦慮、充電難、電動車造價高等等問題，才是電動車不能普及原因。這句話大錯特錯了，以電動車造價高為例，在扣除電池系統(tǒng)成本后電動車售價將低于燃油車，并且還有較大的降成本空間。安全問題，電能的使用是安全的，不安全的是汽車設(shè)計。電能的安全在于可監(jiān)控、可測量。安全措施多、最常見的是過載、過流、高溫保護，雙電源等等。里程焦慮、充電難更是不存在的問題，電動車原本沒有里程焦慮、充電難題，只是車企的錯誤設(shè)計造成了這樣的難題。

2、電動化車輛不存在里程焦慮、充電難題

充電難、里程焦慮是相伴相生的。如果沒有里程焦慮就不需要著急充電，如果充電容易快捷，就不會存在里程焦慮。也就是說這兩個難題要放到一起解決。

怎么解決呢？作者所學的專業(yè)是電氣自動化，從事生物質(zhì)發(fā)電工作。從一開始就沒有把電動車當成一輛車輛。而是當成一種用電電器。這個電氣的特性是這樣的：長時間遠離電網(wǎng)，電能需要存儲，電能的存儲、使用需要變換，用電負荷功率是變動的，用電負荷用電量是不確定的，電能的存儲容器能量密度極低。

基于這樣的特性，我們遵循按需配電、按需用電、快速進行電能存儲、高效進行變換、提高車載電能容器能量密度等原則，并在車上安裝發(fā)電裝置。這樣的辦法必定能夠解決里程焦慮、充電難題。

按需配電是解決里程焦慮、充電難題的出發(fā)點，車主出行需求往往是確定，在這樣的情況下，如果出行需求是100公里，耗電15度。而我們給車載電容器裝載80度，就是浪費。而車主一天的用車時間也就1個多小時，其他大部分時間車輛是停在停車位置上，讓已經(jīng)停下來的車輛及時接入電網(wǎng)，減少用電設(shè)備離網(wǎng)時間。在這樣日常的應(yīng)用場景下、車載電量15度、慢充功率2KW完全應(yīng)付得來。當車主出行需求變成：一天16小時以上在路上、行駛里程1500公里以上，并且中途充電難，中途停車充電時間有限的情況，如何讓同一輛車滿足這樣出行需求？

在很多人看來這樣的苛刻的出行需求，即便是燃油車，也不好滿足，按百公里油耗8升，也要120升油重約87千克，通常車輛才35~55升，要加油3~4次，百公里耗電15度，需要225度。電池系統(tǒng)密度200W/KG,需要1.125噸，接近整車重量。

但如果是一輛具有快充120KW充電口、車載電池40度，油箱25升發(fā)電效率36%的LY混動車，只需要中途停車一次，加油25L、充電40度，用時18分鐘。也就車主中途休息的時間。就有足夠236度電能。按燃油7元每升、電價1元一度計算，燃油車需要油費840元、純電動車需要225元、LY混動車需要430元。LY混動車比純電動車節(jié)省了175度電池，17.5萬元成本。當車主出行需求在260公里以內(nèi)的時候、只用電。（這里的計算都是使用了理想的情況，比如電池充滿放空、充電均勻等速。這只是為了更好說明LY混動車是按需設(shè)計的）

圖 2 電動車不存在里程焦慮、充電難題

即便在這么極端出行需求的情況下，LY混動仍能以優(yōu)于電動車、燃油車的使用體驗。說明了按需配電設(shè)計出發(fā)點是成功。里程焦慮、用電難問題已經(jīng)決解。

3、電動化車輛補能方案

4、換電的方式其實很傻

當前電動車發(fā)展還在萌芽階段，什么樣的方式才是電動化車輛的補能最佳方式？北汽徐和誼認為是換電、電力提供商ABB等認為是快充。這些具有代表性的實踐都錯了。寬泛補能方式，依據(jù)場景選擇補能方式。

LY混動車就是寬泛補能，這里說的寬泛是指LY混動車具有最高120KW快速直流充電口1個，15KW可逆車載充電口1個?？梢詾檐囕v提供2~120KW充電功率、依據(jù)充電時間來定。當車主一天用車1小時左右，20小時以上是停車時間，停車位置邊上有一個220VAC或380V三相電插頭，接入車載充電口可以保證在20~2.6小時充滿電量。當車主外出，在高速或者中途休息，需要快速充電，可以保證在15分鐘內(nèi)獲得200公里以上續(xù)航電量。

此外LY混動車還具有甲醇或燃油增程系統(tǒng)，該增程系統(tǒng)屬于行駛中補能，直接將電能輸送到電機。當電池電量耗盡，可以使用增程系統(tǒng)發(fā)電，15KWe的發(fā)電能力，30~60分鐘可以讓電池獲得50~100公里的續(xù)航電量，約10度電量左右。可以讓車輛重新上路、增程系統(tǒng)繼續(xù)發(fā)電?？纱_保車輛繼續(xù)正常行駛。這樣的增程系統(tǒng)，寒冷的冬天、可以作為加熱熱源。其燃油利用效率超過60%以上。如果車輛是去戶外、南極考察。不需要建設(shè)充電設(shè)施，隨車攜帶燃油即可。也就是說電動車可以當燃油車來使用，即便車主沒有充電設(shè)施。

由上面的介紹，你會發(fā)現(xiàn)LY混動車的補能方案是最佳的。不只是在于更好滿足出行需求，而是在于時間、補能場景的寬泛性，讓車主更從容應(yīng)對充電難題。

5、LY混動車測試車方案

基于上面的分析，作者目前在做一輛測試車。具體如下

車身：五菱宏光S3。

圖4 LY混動測試車的外形

動力：總功率120KW，其中電機A百轉(zhuǎn)公司48V電機系統(tǒng) 50KW，電機B為跟肇慶永磁電機定制的發(fā)動電動機，驅(qū)動功率20KW，發(fā)電功率7~15KW，發(fā)電電壓48V~80V直流，最大電流200A。電機C為北汽集團的C33DB系統(tǒng)，功率為53KW。

電池：40度磷酸鐵鋰電池。電芯能量密度120W/KG.電池包含冷卻系統(tǒng)總重量在400KG以內(nèi)。暫不購買。增程發(fā)動機+35L郵箱+排氣凈化管總質(zhì)量在。按標稱效率發(fā)電71度?？傊亓吭?0KG以內(nèi)。電池和增程系統(tǒng)的總電能為111度，總質(zhì)量480KG。有效密度230W/KG。如采用240W/KG三元電池電芯，增程系統(tǒng)和電池包總有效能量密度能夠達到370W/KG。增程發(fā)動機效率低于28%，如果增程發(fā)動機效率能夠達到40%。那么增程系統(tǒng)和電池包總有效能量密度能夠達到230W/KG、370W/KG提升到333W/KG、533W/KG。

需要購置宏光S3、北汽EC3各一臺，定做百轉(zhuǎn)公司48V50KW系統(tǒng)一套，定做兩套發(fā)電電動機。電機驅(qū)動、電控和車載15KW充電機全部采用二手報廢車輛上采取下來的。

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