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新能源车辆发展规律初步探讨【yb体育】

发布时间:2021-07-19 11:01:02来源:yb体育-首页编辑:yb体育-首页阅读: 当前位置:首页 > 灵异恐怖 > 手机阅读

yb体育-新能源车辆发展规律可行性探究现在大家都在辩论汽车先前的发展方向。目前,大家辩论关键词有:电动化、智能化、网联化、分享化、轻量化、氢能化、换电模式等等。少有严肃研究汽车产业发展规律,探寻出汽车发展必然性趋势。到目前为止,聪慧的专家学者、掸邦又富裕执行力的汽车高管,看汽车发展方向及趋势,如雾里看花言花香而不知花美,又如盲人摸象各执一端莫衷一是。

所有人均无法给一个具体而明确、权威性和令人信服的趋势辨别。媒体和学术界经常出现的观点也是人云亦云,给大众的印看起来新能源汽车发展技术路线是"条条大路能通北京,大家都在急弯转弯",但是却规避回头哪一个路径是最近,导致当前中国的汽车产业全部驶进急弯,忽略了两点之间直线最近的最简单常识,误入歧途,耽搁了发展。对汽车先前发展方向及路径的辩论,实质上是对汽车发展规律的了解。

汽车发展规律具备必然性,单个人对汽车发展规律的了解必然有局限性的。当人们对汽车发展规律了解做到了,就能较少些许盲目性。笔者按从汽车发展规律性研究的角度,对研究汽车的发展方向(汽车发展的必然性)不予即研究、获得基本结论:未来发展新能源汽车的直线转弯路径是,短途显电,长途增程的LY混动车,及人工居多、智能辅的渐进式车辆智能化。

(1)事物发展的必然性是指事物发展、变化中的不可避免和一定不移的趋势。必然性(跟"偶然性"比较)是由事物的本质要求的,了解事物的必然性,就是了解事物的本质。

而新能源汽车的本质就是能源利用方式的替代性。车是人和物体的方位移往工具,符合人的上下班市场需求,构建货物载运是车的基本属性。

由人力车发展到马车(牛车)、再行发展到机动车(蒸汽车、电动车、内燃机车)大自然有其规律所遵循,发展的必然性原因是客观的。图1车辆演进的规律是什么?驱动汽车运动的必需是机械力(机械能),给汽车机械能的装置是能量源,当前产业化主流的动力源有两种内燃动力和电动动力两种。

燃料化学能通过自燃获释内能,内燃机作功也可以用来发电,用作驱动电动机的。电动动力的能量源则是来自电能。人力、马(牛)力由肌肉推展车辆,是生物能的持续输入,蒸汽机、内燃机和电动机的输入持续的机械能。

所有的能源储能介质,如汽柴油、甲醇、氢能、太阳能、风能和电能都无法必要驱动汽车运动,必需有能源转换装置,对汽车而言,电池、汽柴油等是能源储能部件。发电机、内燃机和传动机构是能源转化成部件。内燃机和电动机之间还不存在混动,混动车都可以看作是增程车型。市面上各种混动车型、有所不同的是油电供能比例的有所不同。

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根据油电比例的有所不同,电动化车辆可以有一个新的区分方式。100%油供能称作油气电动化车辆。100%电供能称作电池车。

而短途显电长途增程则称作增程车。增程车分两种。

第一种是稍油气车:以符合城市通勤、短途上下班(一般来说大于60~100公里)的大功率油气发动机增程车。第二种是稍电池车:当显电续航里程较长(如160~500公里)、根据每次上下班的里程市场需求确认显电续航、当上下班距离多达显电距离、自由选择小功率发动机作为增程动力,增程发电在电池电量较充裕的情况就与电池一起供能。

必须认识到的是,增程车的用于小功率内燃机+发电机作为切换部件,其切换效率要比大规模电站效率较低很多,但是因增程车中,稍电池车在每次上下班中电能获取能源占到比更高,在短途的时候甚至超过100%,而长途的时候,有电池获取能量。整体能源利用效率也比燃油车高。

这样还有一个益处是需要合理地提升了能源存储部件的能量密度。(2)电能来自洗手可持续的新能源,用电的车辆离新能源最近目前新能源类别较为多,车辆不是新能源,而是新能源的利用方式。

大部分的新能源,如生物质、光伏、水电、风电其能源的输入都以电能居多,故未来的车辆必需是以电能为主导,才能构建能源来源洗手可持续。图2光伏水电生物质等电力来源是洗手可持续的电驱动汽车发展尝试了混合动力汽车、挂电式混合动力汽车、减程式电动汽车,显电动汽车以及燃料电池发电系统的电动汽车。

其中混合动力汽车、挂电式混合动力汽车、减程式电动汽车都保有了内燃机。但并不是说道利用内燃机就不是新能源,比如用于液态阳光(如甲醇等)的内燃机,也是新能源。

只是内燃机切换能源的效率(最低近50%)近高于电动机(多达90%),利用电能的掌控方式也比内燃机慢稳准。但因液态阳光、生物燃料和氢能源的能量密度较电池高达两个数量级,不能用来作为可用能源提升整车能量密度。内燃机获取的是辅助能源。(3)汽车电动化前进十分艰苦的缘由电驱动车辆的上下班,比内燃机汽车要早上数十年。

内燃机车辆长年占有产业主导方位,电驱动车辆市场份额极低,即便是今天电动车存量在交通工具中的占比未有超过1%。要从0%发展到100%。

这是多么艰苦的事情。导致电驱前进艰苦的主要原因能源储能部件的能量密度差异,电能储能的电池与汽柴油能量密度差距两个数量级。

在汽车上将汽柴油切换为电能,即便内燃机效率只有30~50%,发电机效率95%,汽柴油切换为电能其能量密度仍有大幅度领先,最少是一个数量级,也就是几十倍于电池。混动车就是利用了这样的能源规律。

此外还有,混动车的能源转换部件,如电动机+传动,其能量切换能力及能量切换部件能量密度也比大功率的内燃机低。图3混动车要集中于显电池和内燃机车的优点而这样的混动,如增程方式,尽管其小功率内燃机+发电机的能源转换部件能量密度比大功率内燃机更高,工况平稳内燃机效率也更高。但因其能源转换经过好多手,第一手内燃机,第二手电力电子转换,第三手电动机,然后才是能源的有效地输入机械能,有些还要经过电池的充放电,两次电力电子转换。

最少是经历了六道手,每经手一道能源转换环节,都会有能源的损失。这是当前车载内燃机增程器无法推展的基本原理。如何减少能源转换次数,是提升增程车辆能源有效地转化成为车辆机械能的效率方法之一,增程系统的能源密度较当前主流锂电池低数十倍以上,这样的轻量化可以减少车辆能源损耗。

也是提升车载能源改以车辆机械能的有效地方法。故减程式车辆不具备融合电动车、内燃机车的优点。(4)发展新能源汽车的基本途径新能源包括光伏、水电、风电等可持续洗手的电力,还包括液态阳光,氢能源和生物质燃料等等能源来自太阳能的化学内能。

发展新能源汽车就是发展利用太阳能的方式。什么样的太阳能利用方式才是最差的呢?利用"WTW"油井到车辆的概念,有"STS"即"solartoservice"太阳能到服务人生产生活的效率。

这个效率有三类:第一类效率是"STS"的能源转换效率,如光伏发电效率,电机效率等。第二类效率是"STS"的经济效率,即单位能源成本。

如度电成本,燃油燃油价格等。第三类是"STS"能源转换装置成本效率,即单位能源的切换成本,如家里做饭的电饭煲成本,电动化车辆购买成本。这三种类效率是用来辨别新能源汽车优劣的客观标准。车用电动机的发展具备必然性,是因为电动机能源转换效率最低、电能是当前能源种类中较低廉的能源,此外电机的生产成本也较内燃机、燃料电池等等能源转换装置更加较低。

车用电动机的必然性是有前提的,这个前提条件是车载电能充足多,充足低廉。车载电能来源有多种途径,目前主要有:1)电化学储能电池,如锂电池。2)车载电磁感应发电,如增程。

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3)燃料电池,如甲醇燃料电池等。4)其他。(5)储能电池能符合驱动电机的拒绝吗?早在130多年前,铅酸储能电池就能符合获取车载电能市场需求,并在内燃机技术成熟期前沦为主流上下班方式。但因电化学储能电池较燃油内燃机的能量密度性能缺陷,电化学储能电池丧失了市场价值。

转入二十一世纪,经过二十年的希望电化学储能中的佼佼者,锂离子电池能量密度取得很大的提高,到2018年,量产简化的能量密度早已多达300WH/KG。固态电池的实验室水平早已广泛取得600WH/KG,目前实验室电池最低能量密度水平是InnolithAG超过1KWH/KG。

理论上电池最低能量密度则是2018年Goodenough研究室Braga女士研发出来的Li-S化学电池与超级电容填充类电池,其理论值超过8KWH/KG。实际未来将会超过30~40%。

也就是3.2KWH/KG。我们告诉阿波罗登月工程中用于的最低化学能源是氢氧燃料,其能量密度只有4.41KWH/KG。如果Braga明确提出的电池超过理论水平8KWH/KG,那么人类将转入星际时代。

百年内,月球、火星上将不会有超大城市经常出现。故电化学储能解决问题地面的交通上下班问题是几乎没问题的。(6)最佳的新能源车辆发展技术路径是车辆能更佳地利用能源经过上面的阐述,什么样的车辆发展技术路线才是最佳的呢?在"STS"的辨别标准下,我们获得了最佳的利用能源的方式才是最佳的车辆技术路线。

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我们再行看一种全新的增程系统结构图4新型增程车典型图如图4,这是一辆带上发电功能的纯电动车,也是一辆增程车,当车身前舱减少一套增程发动系统,就可以通过传动造就发电电动机A发电。意欲4增程车结构为基本动力配备原理,可以设计出有下面三种类型产品。第一种:车上动力系统总功率大于60KW的48V系统车辆,短途显电,长途增程。

购车成本3~6万。用来代替摩托车、三轮车、电单车。市场容量1亿辆以上。

第二种:显电动乘用车、增程乘用车、外置增程乘用车、稍油气车、混动车。这些车辆根据市场必须设计,种类多。

未来车辆技术方式以外改置增程,短途显电长途增程居多,其他技术路线分段发展。第三种:耗电量大(吨百公里电耗大,整车电耗也大)如卡车、大型货车、大型客车等。

假设耗电量60度每百公里以上,可以通过增程、显电和牵引机的方式构建能源的调配。这三种大类产品设计中必须遵循下面原则1)车载能源按须要配备2)交通工具单次补能从A地点到B地点。所花费的能量,除以整车3组质量沦为称作有效地能量密度。

交通工具单次补能从A地点到B地点。所剩下在车上的能量,除以整车3组质量称作可用能量密度。3)车载能源的补能方式十分最重要,尽量给减少补能方式,如打气,快差使,慢差使,机械补能,外部机车补能,制动器馈能。4)无胜于有,对于车辆受限的能源来说,车上任何东西能无胜于有。

比如增程系统,在大多数时候用将近,只是作为可用,没增程系统的增程车是最差。5)尽量适配车上有数零部件,天内适配,分地点适配。比如利用增程系统在车辆停下的时间作为生物质发电系统。

利用备胎作为增程器结构件。利用车身作为能源部件。图4的新型增程车结构,是一个能源消费和生产终端,在能源的角度中扮演着最重要的角色。

关于这方面的阐述参见笔者写的一本能源科技笔记的书里。目前有数20万字的内容,尚能无法几乎描写确切。故这里不能非常简单讲解。

(7)化石能源还要之后用于吗?我们不要去争辩温室效应否再次发生,否不会深刻影响人类未来。也不去辩论化石能源什么时候不会耗尽。这些争辩没意义,腊就对了。按照本文叙述的技术路线,未来十年内,石油等化石能源将解散市场,不是因为没石油了,而是因为石油作为能源来用于过于过分便宜。

居民用电才0.6元每度,而燃油完全相同作功折算度电成本多达2元,部分场合多达4~5元。我们发展新能源生产、利用技术,是出于经济效益。

(8)固态电池技术正在成熟期,显电动车用于超大车载电能才可,为什么还必须增程系统?即便最差的实验室水平1KWH/KG能量密度,构建了量产,价格也很低廉。但仍旧无法跟短途显电,长途外置增程的模式竞争。从能源角度来看,任何能源都是有成本。

增程器通过租给的方式,成本低于。至于换回增程系统和换回电池两种方式较为,换电池也能通过租给减少电池成本。

但是电池替换必须专门场地,电池的能源密度也比增程系统较低。此外,大电池的补能方式不能用快差使。这样有局限的补能方式也不会影响大电池、换电池的模式。小电池+增程就没这些问题。

(9)电动汽车是发展智能汽车最佳载体当前电化学储能的电驱动车辆,领先内燃机的是续航里程。但电动化车辆因电能的掌控慢不尽相同。电动化车辆是人工智能的最差载体。

交通工具的智能化,无人化必然以电驱动居多。归功于通信技术,人工智能等信息技术的发展。

互联网汽车、智能化汽车和几乎自律无人化的汽车将是产业的前沿方向。目前锂电池水平早已基本符合上下班市场需求(如300公里续航以内),在这个能源储能水平上,可以大胆利用电动化车辆平台构建互联网化,智能化,无人化的入阶级产品开发。当前发展以电动化车辆为平台的信息技术去操纵能源,这是互联网化、智能化、无人化的目的。

在有人的车上,如家用乘用车,发展无人驾驶是不经济、不不切实际、不安全性的。即便车辆超过了L5级,几乎代替人的操纵。乘用车上有人,人来操纵能源才是最差的利用方式,智能化的驾驶员合适作为辅助。联网、智能和无人化的更好的限于场合是移动工作场所,如农业机械、拖拉机收割机。

商业车辆,货运卡车,集装码头,扫地车等等,这些移动工作场所构建联网、智能和无人化后,产生极大的经济效应。并且,有些场合联网、智能和无人化的构建成本非常低。下面用电动卡车,大货车车来解释,如何零成本构建无人化。

我们再行看一下几组图片。图5电动化货车无人牵引机和有人牵引机图6可短距离短途行经的货车车身和牵引机的接入示意图图7一台原始的大货车图8两个车身和一个无人牵引机、一个有人牵引机构成的大货车图9三个车身和两个无人牵引机、一个有人牵引机构成的大货车如图5~9右图。图5的无人牵引机可以构建人工智能的无人驾驶,或者仅有获取机车动力。

有人牵引机必须司机驾驶员,人工智能辅助行经。牵引机是由一个相同的增程系统,发电电动机、动力系统等和200~400公里续航里程所需可调整电池组。

也就是说这个车辆仅次于的显电续航在500公里,图6车身也是一辆显电动车。可以在没车头牵引机的情况下维持短距离移动,有电动驾驶室。

进车身就如同进电动玩具车一样,还可以遥控操作者。其电池可以装载续航5~10公里,最低时速装载20公里每小时。车身可以配备慢换回电池组。电池组可以配套到装载续航100公里。

图7是一辆大货车,图8是两辆大货车,图9是三辆大货车。依序以此类推,如果路况容许,这种编组式车队可以减少到数十辆大货车。一般来说大货车必须两个司机,数十辆大货车必须数十名司机。

而归功于电能掌控的快稳定,编组式车队只必须2名司机。其联网、智能和无人化的成本完全为零。在作者专门从事十几年的工业自动经验中,电气化、自动化、智能化的不论规模大小、几乎无人化是做到将近的,工业自动化的场景中,控制系统的输出扰动更加小,尚且必须人工干预才需要超过拟合的输入效果。车辆行经场景,当控制系统的输出波动大,扰动更大。

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根本无法构建几乎无人化的驾驶员,换回个众说纷纭就是,如果生产汽车的生产线没能几乎人工智能化,无人化。自动驾驶功能也无法打破生产汽车的生产线。

(这里说道的是量产化,规模化有经济效益的情况下,试验情况下,者校验掌控、大量仪表特人工智能算法等便宜技术,自动驾驶是几乎没问题的。)由此可见,未来车辆技术中,对联网、智能和无人化有市场需求的是移动工作场所的车辆,这些市场需求并非一定要通过人工智能、便宜的仪表设备去构建无人化,即便是非常简单的编组车队,也可以构建无人化。

扫地车辆通过非常简单撞击改向,也能构建无人化。农业机械、农用车辆也是构建基本自动化才可应用于。

本文有少量内容(多于5%)糅合了雷博士文章,早已取得他微信上的许可。再度表示感谢。【yb体育】。

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