按出行、運送需求配置電動車輛的設(shè)計

摘要：

A 按需配置、整車輕量化和合理補能方式是LY混動車的設(shè)計原則。

B 個人購買電動車、零部件改造成為LY混動車的關(guān)鍵在于如何將性能做得更好，而不是技術(shù)實現(xiàn)的可能性、可靠性。

作為一個電氣設(shè)計人員，按需配置是每個設(shè)計任務(wù)的設(shè)計原則之一，而將這個原則放到交通車輛設(shè)計上是非常正確、設(shè)計結(jié)果也是有成效的。

在設(shè)計中的LY混動測試車，利用按需配置原則去設(shè)計。主要有5個方面。

1：按出行需求里程搭配車載電量。

2：按車上載荷、路況和運行情況搭配動力配置。

3：按使用環(huán)境不同搭載不同能量來源的增程系統(tǒng)。

4：按場景決定補能方式。

5：按使用需求搭配車輛上的空調(diào)、取暖等配置。

下面分別對這五方面進行說明。

1：按出行里程搭配車載電量。

LY混動車車載電池電量通常在10～50度，標稱NEDC工況純電續(xù)航里程80～400公里。按不同時速耗電量10～30度每百公里。這是根據(jù)市面上各種車輛統(tǒng)計出數(shù)據(jù)范圍。按車主每次的出行需求來搭配車載電量，而車主每天的出行需求不盡相同，有可能是幾公里到上千公里的距離，而且還存在不確定性。如何實現(xiàn)按出行需求里程搭配車載電量？

首先，必需有一個車載電池電量，車載電池幾乎能滿足車主日常出行需求90％以上的里程。這樣的里程有可能是100～300公里。根據(jù)不同車主情況，車主在購買車輛的時候自己需求來購買車載電池電量。通常160公里純電池續(xù)航是比較合理的（有效里程約120公里）。

當車主單次補能出行需求在120公里以上時，車主需要搭載車載增程系統(tǒng)（即小型內(nèi)燃發(fā)動機＋油箱）。不同規(guī)格的增程系統(tǒng)適配不同的出行里程需求。如發(fā)電能力5KWe、7KWe、10KWe、15KWe、20KWe、25KWe、30KWe的7種規(guī)格增程系統(tǒng)適配120～1600公里里程的出行需求。發(fā)電能力功率越小，對應(yīng)的增程系統(tǒng)重量越輕，油箱容積也小。這樣整車的輕量化效果非常明顯。

而且增程系統(tǒng)是存放在道路邊上。如租用共享自行車摩拜、OFO一樣方便。也就是說LY混動車能夠非常好地適配車主單次補能就能續(xù)航100～1600公里的出行需求。

這種按需搭配電量的貨車、卡車、商用車將能夠?qū)崿F(xiàn)低于純電池、燃油車的購車、用車成本。通過舉例可以更好說明這個按需配電的好處：按耗油量來搭配電池容量，百公里耗油（柴油）1升，折算發(fā)電量為3．5度（綜合燃油效率35％），搭載磷酸鐵鋰電池140wh／kg，1000元／度。

由表1可知，純電的續(xù)航只有100公里，如果想著靠充電節(jié)省油費，最多也是100公里，而100公里之后，油耗可能還會升高，這樣情況下LY混動貨車，還有省油的的意義嗎？

提出這樣的問題的人，仍未能領(lǐng)會按需配電的原則，貨車會不會經(jīng)常都是滿載的呢？100公里的續(xù)航電池組是固定的。貨車可以載貨，也可以搭載可以移動的電池或者增程系統(tǒng)。

也就是說以后，所有的貨車，都可以是一個只有100公里續(xù)航的純電動貨車。帶快速充電功能，而磷酸鐵鋰4C快充的性能，每百公里充電時間可以控制在6分鐘以內(nèi)。

當然，如果沒有充電條件的地方，可以搭載停在馬路邊上增程系統(tǒng)。采用手推車的形式推上貨車。增程系統(tǒng)的油箱容量決定了貨車單次補能續(xù)航里程，即便是40L百公里油耗的解放JH6重卡。搭載600L柴油油箱＋140KWe發(fā)動機的增程系統(tǒng)總重量仍不到800公斤。而續(xù)航能力達到1600公里。

2：按車上載荷、路況和運行情況搭配動力配置。

在購買車輛的時候，好多人都會去看動力參數(shù)。跑車更是炫耀幾秒破百的加速性能，推背感。車輛設(shè)計時通常按照滿載總質(zhì)量、最大爬坡能力等較特殊的工況來設(shè)計。在大部分情況下，動力是過剩的。如果將市面上所有車型的電動機降低7～30KW功率，將這一部分公里轉(zhuǎn)換為發(fā)電電動機，作為LY混動車的發(fā)電機。只有在運動模式、及需要大牽引力的情況下，才將這個發(fā)電電動機作為電動機使用。

3：按使用環(huán)境不同搭載不同能量來源的增程系統(tǒng)。

LY混動測試車的設(shè)計中，還要考慮環(huán)境、燃油及能源來源問題。

在高速路段、超大負荷、野外、超長距離的出行需求、環(huán)境下。采用柴油為燃料的增程系統(tǒng)系。

在停車、閑置時間較多并且有廉價生物質(zhì)為厭氧發(fā)酵原料的情況下，以沼氣為燃料的增程系統(tǒng)將會使得購車、用車成本降為零，沼氣充足的情況下，LY混動車還能成為掙錢的工具。

而在大城市、市區(qū)、廠區(qū)等人員密集，環(huán)境要求較高的場合，將使用甲醇、二甲醚為燃料。

化石能源總有枯竭的一天，LY混動車可以大幅節(jié)省化石能源的使用，甚至可以完全不用化石能源。而且，LY混動車是雜食的新物種，可以接受任何形式的能源來源。太陽能、電網(wǎng)、化石能源、沼氣等等。多樣化的來源使得車主可以選擇最低成本的能量。

4：按場景決定補能方式。

圖 1 充電仍是LY混動車的主要補能方式

補能方式多樣化是LY混動車最優(yōu)秀的特性。在不帶增程系統(tǒng)的情況下，LY混動車是一輛可以續(xù)航數(shù)百公里的純電動車。已經(jīng)滿足大部分的出行、貨運需求。也就是LY混動車的主要補能方式是充電。因車載發(fā)電功能、及可逆充電口的存在、停車即充是LY混動車解決電網(wǎng)沖擊的最好辦法。還降低了電網(wǎng)擴容的需求。

增程系統(tǒng)只是作為電能使用的備份。在整車完全虧電的情況下，只需花3分鐘進行機械連接，將增程系統(tǒng)裝載到車上。車輛即可以低速開走，邊走邊充電。

此外、將增程系統(tǒng)分散地布置在道路邊上，采用共享的商業(yè)模式將使得增程系統(tǒng)的便利更好，補能方式也更便利。

LY混動車本身自帶的發(fā)電功能，可以作為另外車輛的充電樁。比如LY混動車使用沼氣發(fā)電提供給其他電動車、用電設(shè)備。LY混動車的巨大而有效的發(fā)電容量（不少于45億KW，日均利用時長可大于12小時）是2018年全國裝機容量（18億KW，日均利用小時數(shù)少于10小時）的至少3倍以上。在能量來源充足的情況下，可以至少使得發(fā)電量增長數(shù)倍。

而車上電池的儲能，則是最佳的儲能方式。舉例說明。2018年全國用電量是6．5萬億度，日均180億度。假定每輛車載電池容量是30度。那么每天能量存儲釋放能力為90億度。這么巨大的存儲能力，可以較大程度緩解太陽能光伏發(fā)電的儲能需求。

5：按使用需求搭配車輛上的空調(diào)、取暖等配置。

在LY混動測試車的設(shè)計過程中，按需配置帶來了極大的好處，考慮到空調(diào)、取暖等功能，是按時節(jié)需求，只需要配置基本功能模塊，如小功率制冷、加熱模塊。再額外加入大功率的制冷、取暖模塊。這樣的安排帶來的整車輕量化并不明顯，但有助于降低車輛建造成本。

上面通過5點說明了LY混動測試車的設(shè)計過程中的考量，目前的學(xué)習(xí)和設(shè)計過程中。LY混動測試車改造的難度不在于技術(shù)實現(xiàn)，而是在技術(shù)優(yōu)化。雖然LY測試車在理論上、成本上優(yōu)于純電池車、燃油車。但這些優(yōu)勢并不大。具體到量級，估計還不到20％。如果技術(shù)優(yōu)化達不到量產(chǎn)車型的較優(yōu)秀水平。那么LY混動測試車，即便做出來了。其測量數(shù)據(jù)結(jié)果也是很讓人難堪的。即便量產(chǎn)了LY混動車，但不能實現(xiàn)增程系統(tǒng)的共享、多種能量來源發(fā)電，LY混動車商業(yè)模式優(yōu)勢并非壓倒性優(yōu)勢。

而且局限于膚淺的個人知識，LY混動車的實現(xiàn)過程仍緩慢而不確定。