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定做一辆无里程焦虑、无充电难题、更安全的10万元电动汽车--光液之十

2019-01-25 14:55
lightyear
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摘要:太阳能光伏、光热、风电、电动汽车的发展,及锂电池等储能方式的发展,是一个有规律可循的过程。比较重要的规律有两个:一个是努力提高太阳能转化为服务人们生产生活的有用功的能源效率。另外一个是提高能源载体的能量密度。

关键词:汽车产业发展趋势;里程焦虑;充电难;更安全;成本。

0 背景说明

10+万元的紧凑级汽车是主流消费产品。车主甲是一个农民工二代,辛苦数年攒下十万块。想买一辆电动车。对市面上的电动车都不满意。所以就想着自己定做一辆。

这是一辆什么样的电动车呢?首先、这车必需没有里程焦虑,其次这车足够安全,即便碰撞也不能起火。第三、车主甲是蜗居的蚁族、没有自己的车位、没有固定充电桩,所以充电问题要好解决。第四、车主甲生活在广佛都市圈每天的行驶里程至少也要180公里以上吧。第五、这车主甲的预算只有10万。

要是这样的车能造出来真是非常美好的事情。下面我们看看车主要定做的电动车是什么样子的呢?

1 定做LY结构电动车

首先选定车辆的外形尺寸,因为车主甲身边较多朋友拥有一辆如图一的汽车。物以类聚吧,车主也希望有一辆如下面的汽车。定做的电动车长×宽×高[mm]:4525x1852x1708。4门5座。

定做一辆无里程焦虑、充电难、更安全的10万元电动汽车--光液之十

图 1 定做汽车外形尺寸图

图一的汽车是一辆PHEV混动车。动力是电动机130kW/300N.m。燃油发动机71kW。电池电量12度,不支持快充,续航。最便宜裸车15万。其实这样的插混已经比合资同级燃油车具备性价比了。

车主甲还是不够喜欢这样的车,希望能拥有一辆lightyear结构的电动车。其结构如下

定做一辆无里程焦虑、充电难、更安全的10万元电动汽车--光液之十

图 2 将购买回来的PHEV改为LY结构

将图一的PHEV汽车购买了回来后。拆除燃油发动机、拆除发电机。并将电池升级到30度电、充电口改为支持60KW快充。可以在25分钟内将电池充至80%电量。

这样我们就得到一辆纯电动车,巡航里程超过180公里的纯电动车。

然后我们再购买一个如图三所示的

定做一辆无里程焦虑、充电难、更安全的10万元电动汽车--光液之十

图 3 20kW增程系统

这个增程器的性能如下

定做一辆无里程焦虑、充电难、更安全的10万元电动汽车--光液之十

其中发电机重量是55KG,将这个发电机改成37KW无刷直流发动兼发电机。并将增程发动机及油箱改成一个可以放置在电动车前舱,也可以从车上拿下来。这增程发动机净重量不超50KG,油箱、汽油及附属设备不超50KG。

37KW无刷直流发动兼发电机加一个传动,作为前轮的驱动电机,作为发电机时、具备37KWe的发电功能,可以在10~37KWe范围高效工作。当汽车不需要发电的时候前轮37KW加上后轮130KW电机构成总功率167KW的四驱动力驱动电动车。

2 定做汽车成本、性能及使用体验

车主甲通过打电话给图一、图三的生产厂家寻求购买定制产品。均被以个人购买改造会造成安全隐患为由拒绝。只能想着通过购买市场上的已有产品回来自己改造。但改造之后的汽车将无法使用,也不能在路上行驶。只能作为一种试验产品。

2.1 定做LY结构混动车成本

询到GS4PHEV裸车是约16万。增程器20KW(含油箱、水冷系统)费用约1.3万和一个37KWe发电电动机约0.8万。此外还要定做一套前轮传动系统、和增程发动机连接无刷电机的传动耦合机构。18度电量电池和将电池改为60KW快速充电。还有电池及增程器冷却系统需要升级。此外人工、设计费用。总费用不低于200万吧

2.2 定做LY结构混动车性能

可以预见LY混动试验车的动力性是超级棒的,这是一辆四驱车。在没有车载增程器的时候,167KW的有效驱动功率,推背感、百公里加速可以预计都是爆表的。

当车上载10~37KWe增程发动机、油箱、冷却系统的时候。这辆车的性能不低于GS4PHEV。虽然增加里前轮传动、和电池容量。但可以预计燃油发动机、发电机由71KW降低了。其节省下来的重量会超过增加了的重量。

也就是说,定做的LY混动车远好于GS4PHEV,不懂传祺厂家的设计人员会不会因此少拿年终奖。

当然LY混动车更重要的性能是安全。当电动车车载电量降低,相同情况下安全性能更好。

3 结论

LY混动车是值得进行验证的。

后记:

1、问:lightyear结构混动车提出已有一年,何时会出试验车型?

答:试验车型肯定会有,按目前情况很可能只有作者才会做这样的试验。通过一边学习汽车的知识,一边积攒试验的资金。通过寻二手增程车,如GA5增程版作为试验平台。计未来两三年会看到试验车的试验数据。

2、问:lightyear结构混动车本质上就是增程车,增程车经过这几年的市场考验。几乎已经被判为不具备市场竞争力的。为什么作者仍认为这样的方向可以?

答:lightyear结构混动车本质上是增程车、更是纯电动车。对于大多数人来说购买一辆180~360公里纯电续航的LY混动车。就是购买一辆没有里程焦虑的纯电动车,车主绝大多数出行需求、每天不会超过180公里,每天耗电不超30度。车主可以利用停车位边上的插座供电无需充电桩。当车主出行需求超过180公里,可以通过租用一个高效的燃油增程发动机解决里程焦虑,而用完电池内电量、或油箱燃油耗尽。15分钟内就能完成充电、加油。

当然在长距离出行、高速上这个车的表现跟增程车没有区别,只是轻量化了一个电机的重量,还增加了传动的重量。尤其当车上载人或载重增加、达到甚至超过额定载重的时候。LY混动的能耗、效率和动力性能表现会比较差。但仍然比纯电动车优越,其原因在于LY混动车的增程发动机和油箱等系统的有效能量密度达到1.6KWH/KG,远超出目前任何一种电池。

3、问:LY混动车技术的关键是什么呢?

答:LY混动车技术的关键是增程发动机热电转换效率、目前市面上20KWe左右的最佳增程系统标称发电效率为22%。仍低发动机直驱的传统燃油车。当增程系统的热电转换效率达到30%(估算值),即便LY混动车所有电能来自增程发动机、其百公里油耗也比燃油车低。。

4、问:LY混动车的另一种形式--车载空调制冷取暖增程系统,即车上有一个3~5KWe的微型增程系统、给空调取暖供电。并在空调不需要制冷的时候作为增程器使用。这样的系统增加了约20~40%的里程,并解决了空调制冷取暖的问题、还能解决电量耗尽抛锚的问题。尤其是北方冬天、这样的LY混动车更具备市场需求。也可能最早被实现。为什么不先做这样试验车?

答:车载空调发电增程的lightyear混动车面临的难题也是燃油发电的效率不高,技术投入更多。作者能做是从市面上购买现成产品装配成一个可用的试验车。此外、20KWe增程系统才是以后市场主流需求。此外,大功率增程发电机外加一个以沼气、光液为燃料的的高效发动机。有可能是解决温室效应、化石能源枯竭等问题的的可行方法。

5、问:LY混动车在众多的汽车技术的竞争中、处于一个什么样的位置?

答:LY混动车是最优的技术解决方案。首先从能源密度上说LY混动车的在当前20~22%的热电转换效率,10KWe~80KWe发电功率的情况下。其有效能量密度仍高达1.6KWH/KG。远超出目前达到、及所有理论上能达到电池技术水平。其次,从充电、加油便利性来说。LY混动车也比纯电、氢燃料电池要安全便捷。第三,从电动车充电对电网的需求来说。如果以后中国有3亿纯电动车。私家车可能每天耗电不到20度,商用车货车却达到上百度。假定每辆车电池电量在60KWH。一天12小不间断充电,不管是快充慢充。对电网的需求15亿千瓦的装机容量。而2018年全国装机容量不到20亿千瓦。相当于再造一个中国发电装机和中国电网。其巨大的成本不是汽车消费能够承担。如果引入LY混动车。3亿辆车、每辆车具有20KWe发电能力。那么具有60KWe的发电能力。利用光液技术。能够在太阳能光伏、光热的综合能源下。将全国能源供给提升数倍。实现太阳能取代化石能源的目标。(这个能源替代分析过程、及其经济可行性见 后续文章  光液之十一--使用多参定因法优化能源系统)

6、问:很多专家学者都认为氢能才是未来能源、才是电动车能源。你所说的光液只是一个捏造一个新名字。无人相信。你如何能说服更有知识和权威的人。

答:如这篇文章开头所说的,人类这两百多年来在能源方面的努力,都是在提高太阳能转化为服务人们生产生活的有用功的效率。氢能之所以必败,是因为氢能从太阳能转化到有用功的转化效率低于利用太阳能、沼气、甲烷、碳和水生产二甲醚,二甲醚太阳能热重整后供热、供电的效率。氢能能量密度高,可考虑氢能储存容器等因素。氢能相对二甲醚不具备很大优势,尤其是二甲醚太阳能热重整后的整体能量密度会高于氢能。(具体见后续系列文章)。氢能的燃料电池最高实验室发电效率高达75%,二甲醚目前是57%。但可以预计即便燃料电池和内燃式发动机成本一致。内燃发动机热电效率在40%,燃料电池电效率在60%的情况下。二甲醚太阳能重整成一氧化碳、氢气后,其最终发电量也是内燃机多。因为太阳能重整后能量增加了,太阳能净发电量也很高。(具体见后续系列文章)

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