放棄氫燃料電池、純電動汽車，選擇正確的新能源車輛技術(shù)方向。

當(dāng)前圍繞太陽能利用發(fā)生一系列技術(shù)變革，屬于能源革命的一小部分。而新能源車輛也屬于能源革命里很小一部分。這些能源技術(shù)變革是有規(guī)律可循的。下面從技術(shù)發(fā)生變革的領(lǐng)域和技術(shù)路線的評判標(biāo)準(zhǔn)兩個角度去闡述能源技術(shù)變革規(guī)律。

當(dāng)前能源革命主要技術(shù)變革發(fā)生在三個領(lǐng)域，分別是：

1）能源的來源。

2）能源的存儲。

3）可移動能源應(yīng)用。

三個技術(shù)領(lǐng)域看起來相近、創(chuàng)新點相同，但實際上三個領(lǐng)域的突破口完全不一樣。

能源的來源只有太陽、利用太陽能的最有效方式是直接熱利用和光伏發(fā)電。限于太陽能單位面積密度低，如何提高能源來源密度、分布式應(yīng)用能源和提高能源轉(zhuǎn)換效率是解決能源來源的有效辦法。

能源的存儲是解決太陽能間歇性的唯一辦法，能源存儲的方式非常多。最有效的是電化學(xué)存儲，但其成本昂貴，大自然已經(jīng)實現(xiàn)了太陽能的有效存儲。比如水電和生物質(zhì)的存儲能量是巨大的。如何低廉地獲得水電和生物質(zhì)的能量，是解決能源存儲問題有效辦法。

可移動能源的應(yīng)用目前占據(jù)人類掌握能源的20～40％。未來將會占據(jù)一半以上。比較常見可移動能源應(yīng)用場景是交通出行、移動式人工智能工具和未來的星際往返。

新能源車輛是可移動能源是能源技術(shù)變革中先鋒部隊。如何發(fā)展新能源車輛目前還存在很多爭議，混合動力純電動氫能源等等百家爭鳴，敗家已現(xiàn)。

這些技術(shù)路線爭吵了了幾十年、實踐了上百年。到目前仍未能有一個從中勝出，人們只能選擇化石能源。在未來這些已經(jīng)存在的技術(shù)路線都會敗給創(chuàng)新出來的新技術(shù)路線。

存不存在一種能源利用方式是最優(yōu)的呢？比如新能源車輛的最優(yōu)方式？

我們在做選擇的時候，必須找到合適的價值觀及評判標(biāo)準(zhǔn)。就如年輕人談戀愛首先考慮＂三觀合＂再考慮＂性情投＂。

什么樣的太陽能利用方式才是最好的呢？如何評價？

借助＂WTW＂油井到車輛的概念，有＂STS＂即＂solar to service＂太陽能到服務(wù)人生產(chǎn)生活的效率。

這個效率有三類：

第一類效率是＂STS＂的能源轉(zhuǎn)換效率，如光伏發(fā)電效率，電機效率等。

第二類效率是＂STS＂的經(jīng)濟效率，即單位能源成本。如度電成本，燃油燃油價格等。

第三類是＂STS＂能源轉(zhuǎn)換裝置成本效率，即單位能源的轉(zhuǎn)換成本，如家里煮飯的電飯煲成本，電動化車輛購置成本。

這三種類效率是用來判斷太陽能應(yīng)用技術(shù)路線好壞的客觀標(biāo)準(zhǔn)。

按照這樣的三類效率。我們可以設(shè)計一種最優(yōu)的技術(shù)路線。其中一種比較有可能實現(xiàn)的是＂N電機雙電壓、短途純電長途增程＂。實現(xiàn)方式如下。

先看一個典型的車輛能源需求曲線

圖 1 車輛能量需求，能量變換能力示意圖

從圖1知道車輛能量需求是變動的，其瞬時值有正有負。車輛的能量變換能力也是變動的，波動非常劇烈。速度是能源供給和能量變換能力共同作用的結(jié)果。由推進功率曲線圖知道能量制動饋能甚至?xí)日麄€車輛輸出功率大。比如高速下陡坡急剎車的情況下。

基于上面的情況，可以得到一個認識。電驅(qū)動車輛的最佳能源利用方式是能源處理能力跟能源需求匹配。

車輛的能源處理能力最主要的指標(biāo)是功率，性能較好的車輛其能源處理能力通常是能源需求的十倍左右。如平均功率10KW，而車載功率通常會是100KW以上。、

48V電驅(qū)系統(tǒng)當(dāng)前主要用于輕混或超微型車輛。從能源利用角度來說。48V電驅(qū)系統(tǒng)通常單電機驅(qū)動長時間的功率15KW以內(nèi)。雙軸驅(qū)動功率30KW以內(nèi)。也就是說在不考慮因速度瞬時大幅波動的提速制度能源需求的情況下。48V電驅(qū)系統(tǒng)能夠滿足所有乘用車的需求。

如果讓48V電驅(qū)系統(tǒng)作為主要能源供給方式?？梢酝ㄟ^提升48V系統(tǒng)的效率，如提升驅(qū)動器效率，電機效率，傳動效率等等。在車輛行駛過程中，如果48V驅(qū)動系統(tǒng)的整體效率非常高。而整個車輛能源大部分都是48V電驅(qū)系統(tǒng)提供的（在制動饋能足夠情況下，可100％由48V系統(tǒng)提供），這樣就保證了整車能源利用效率非常高。而48V系統(tǒng)成本較高壓要低一些，其提高效率的成本同樣也會很低。

如果一輛車上有1個電機，可以通過星三角變換實現(xiàn)雙電壓等級，低壓為48V，高壓為144V的電池系統(tǒng)。如果一輛車上有多個電機，可以分電機實現(xiàn)不同電壓等級的驅(qū)動系統(tǒng)。比如低壓48V，高壓520V的電池系統(tǒng)。盡管這樣的設(shè)計有差別，但其設(shè)計出發(fā)點都是以能源優(yōu)化控制優(yōu)先。單電機是為了更低成本，多電機是為了更高效、更優(yōu)性能。但這二者低電壓都是48V直流／33V交流。

這樣做的好處是什么呢？如下面七點。

1 低壓48V電池組足夠安全，可以讓車主自行換電。

2 低壓48V電池組車載電容量是可變的，為可以為100～400公里純電里程電量。高壓電池組固定為160公里純電里程電量。每次出行按需配電。

3 高壓電池組選用高功率比電池，制動饋能回收和瞬間釋放，快充其性能更好。

4 雙電壓系統(tǒng)相當(dāng)于雙電源。當(dāng)高低壓電池組其中一個發(fā)生過載或電池故障，立即切斷該電池組供電，電池不會崩潰。車輛行駛不受影響。

5 出行需要補能的時候，可以快充、換電。當(dāng)電池電量耗盡，選擇快充，或者48V電池組換電。或者高壓電池組快充、48V低壓換電同時進行。最快15分鐘內(nèi)完成補能。接近加油的便利性。

6 48V低壓電池組使用更小倍率充放電，車輛能源主要由低壓提供。相當(dāng)于改善了電池組工況，延長了電池使用壽命。

7 通常，高壓電池組作為固定在車上的，而低壓電池組是有車主選購。也就是說車主最低只需要購買160公里純電續(xù)航里程的電池。當(dāng)長距離出行時，車主通過租用48V低壓電池組。這樣降低了車主購車成本。當(dāng)然車主也可以選擇100～400公里電量的48V低壓電池組，車主可以按需自行選擇配置。

圖2 手指直接短接48V電池組正負輸出端，不會發(fā)生觸電。車主可以自行換電。

雙電壓系統(tǒng)可以實現(xiàn)換電模式，比如車主甲花10萬購買一輛n電機雙電壓系統(tǒng)電動車，車載160公里續(xù)航電池組為高壓電池組，不可拆卸。有200公里可拆卸48V電池組。每天如果車主出行需求在100公里以內(nèi)。只需要將電池組分成兩套，白天用太陽能發(fā)電存儲到100公里電池組，第二天換到電動車上。換下來的電池組繼續(xù)在白天儲存太陽能光伏的電量。如此反復(fù)。當(dāng)然，電池組電量也可以是100～400公里的續(xù)航里程量。

這樣呢，太陽能光伏發(fā)電的上網(wǎng)電價，就是電動車度電成本了。而車主換電的時間成本不超過10分鐘。

而大規(guī)模光伏電站，全球太陽能光伏的上網(wǎng)電價在最低已經(jīng)低于0．2元，這還是包含了光伏逆變的成本，如果采用光伏發(fā)電直充48V低壓換電系統(tǒng)，那么其度電成本會低于0．2元。家庭屋頂光伏，不占地不上稅。即便按照當(dāng)前5～11元／瓦的投資成本，度電1元計算。家庭光伏發(fā)電直充48V低壓換電。其經(jīng)濟效應(yīng)仍舊很可觀。

但是當(dāng)前電池系統(tǒng)的能量密度在120～300WH／KG。換電模式量變到質(zhì)變的奇點還沒到來。如果單個換電電池單體能力密度達到330WH／KG。也就是1度電3公斤左右。即便按百公里耗電最高20度。其重量也不過60公斤。成人只需要將兩個30公斤48V換電電池單體搬運上下車。加上高壓電池組的續(xù)航。換電系統(tǒng)基本滿足日常出行。

當(dāng)車主需要去更遠的路程，需要考慮增程模式。N電機雙電壓系統(tǒng)中，兩個及以上的電機，可以分一個出來作為間歇增程的模式，使用較小的發(fā)動機增程。其能源密度可以高達5KWH／KG（液化甲烷，柴油高效發(fā)動機）較小的能源密度也有1．6～2．2KWH／KG（甲醇、乙醇等液態(tài)陽光燃料）。為什么必須要用增程模式換電需要固定的場所，電池有使用壽命等限制。太陽能的存儲方式中，液體燃料存儲有效是數(shù)年，數(shù)億年（如石油）。而化學(xué)電池不能，此外液態(tài)燃料高能量密度、高功率釋放等特性非常適合長途出行。

這里說的＂N電機雙電壓、短途純電長途增程＂不只是適用于乘用車的小轎車，也適用于跑長途的大貨車、卡車。同樣也適用于輪船、以及尚未電氣化的火車貨運線路（青藏線）。

為了讓讀者能夠明白這個＂N電機雙電壓、短途純電長途增程＂的好處。下面舉例說明：

以比亞迪 e2車型為例。這是一輛緊湊型電動車，其價格低于飛度、polo等小型車，駕乘感也要比飛度、polo好。但e2，存在里程焦慮及充電難等問題。如果將e2改為＂雙電機雙電壓、短途純電長途增程＂那么只需要購買160公里高壓電池續(xù)航。也就是20度電左右的功率版電池。在這樣的配置下e2售價按低配版不變?nèi)詾?萬。車主平常出行大部分時間會低于160公里。如果超過160～300公里。只需中途快充一次即可。

出行需求在300公里以上，采用48V換電方式一次補充20～40度電池。其換電電池續(xù)航可達160～320公里以上?？偫m(xù)航在320～480公里。如果出行距離更遠可以考慮搭載車載可以拆卸增程系統(tǒng)，增程系統(tǒng)100公斤的增程系統(tǒng)，發(fā)電電量可以超過160度（按甲醇40％效率計算，燃料約73公斤，發(fā)動機燃料箱27公斤）。加上原有車載電池組，其綜合續(xù)航超過1500公里。

這樣的系統(tǒng)，車載電池度電成本為家用電成本，甲醇發(fā)電度電成本也比燃油車低。如果車載電量來自太陽，當(dāng)前光伏發(fā)電最高量產(chǎn)IBC電池高達25％以上，48V系統(tǒng)為直充（95％以上），高壓電池為快充（85～95％）。電機效率（85～95％）及傳動效率（85～95％）等因素。太陽能STS能源變換效率48V最高超過20％以上（這個效率比燃油車處于低效工況的燃油效率還要高，相當(dāng)于相同熱值陽光等于燃油）。最低也不會低于61％。故48V換電系統(tǒng)會是太陽能STS最有效率的系統(tǒng)。太陽能和生物質(zhì)制甲醇的效率仍然很高。相關(guān)論述內(nèi)容非常多，可以查看本自媒體內(nèi)容。

現(xiàn)在回到本文的主題。當(dāng)前發(fā)展的氫能源技術(shù)路線就是脫褲子放屁的做法，氫能源不只是不安全，其STS三個效率都很低。純電動車長里程電動車同樣是其STS三個效率低不適合發(fā)展。

本文中舉例的＂N電機雙電壓、短途純電長途增程＂只是一種客觀存在的可能比氫燃料電池、純電動汽車更優(yōu)的技術(shù)路線。