将太阳能利用视为一个系统,其输入为阳光,输出则为于人类生产生活中发挥实效的服务。“油井-车轮”(WTW)效率理念。主张将太阳能转换为满足生产生活的有效功,即“STS”模式。
新能源汽车所面临的技术挑战在于储能,而储能补能(充电、加油)问题亟待解决。
至今尚未有人明确最优储能补能的技术路径。
与储能争夺市场的是光伏发电,即太阳能。
当次日阳光照射时,便无需储能,补能方面的竞争对手为燃油车加油。若新能源车的充能方式无法像加油那样便捷,将被适应度函数淘汰。
以此观之,驱动车辆的力量源泉是电动机,而电动机需电能支持。
电能来源仅限于发电机、光伏和电化学电池三类。因电化学电池仅可增加车载电池,故此我们可得出发电机是唯一的可行性选择,且发电机前一级为机械能。
实现机械能的方法主要包括水力、风力、蒸汽轮机、内燃机和电动机等五种技术路径。
因此,在实际生产车载电池的过程中,靠机械能充电是否可行?如选用100KW的发电机为车载电池充电,续航500公里电动车所需电池电量约为75度。即使考虑充电不均,充满也需约1小时,由此可见,内燃机是上述五种路径中唯一可在补能竞争中胜出者。
关注到具体的新能源汽车技术发展,光伏发电 电池 内燃机 发电机的组合构成了混动车的技术路线。但应注意,模型参数常有变动,故在处理模型时需要运用自动控制原理中的PID调节。
在尚未建立确定函数时,也可通过调整PID参数来优化系统。在确定的车辆中,电池容量大小、发电机功率是关键的比例因子,值越大则效率越高,但能源装置成本也随之增加,故必须寻找适宜的均衡值。
(由于技术成熟度不同,此最佳值可能有所波动:发电功率>平均功率,电池续航里程>90%出行需求。)
各个层级的效率系统同样存在比例因子,应尽可能减少层级。如直接用电解二氧化碳、水合成甲醇等方法转化电能,此举可使装置成本降低。发电电动机的分时复用则减少一个层级,从而降低设备成本。
充电时间和系统效率之间存在积分因子关系,增程发电的时机可能导致系统效率下降。
以上这些工程优化工作极其繁琐,而且消费者需求多样。
为何不能让消费者自主选择车辆参数呢?
例如,我们设计一辆增程混动车,配备15Kwe的发电电动机和200公里纯电续航能力。在此基础上,消费者可以根据自身需求选择纯电续航200~500公里,并决定是否采用燃油内燃机。
因此,这款产品既能满足纯电动车用户的需求,又适合作为增程车使用。对于纯电动车用户,可选择应急租用燃油内燃机进行增程发电;而在作为增程车使用时,90%的出行需求都可以利用廉价的光伏电力。