摘要：

A  一直以來，人們對車載能源能量密度存在認識誤區(qū)，本文首次提出了有效能量密度和補能才是評價交通能源好壞的首要指標。

B  LY混動車的有效能量密度高于燃油車，純電池車。補能方式（即加油、充電、加氣、換電池等方式）也優(yōu)于燃油車。

能源的能量密度這個話題很大。本文僅討論車載交通能源（電池、汽油），常用車載能源通常有兩個能量密度單位。能量質(zhì)量比即（KWH/KG）和能量體積比（KWH/L）。

本文以較輕松的科普文章方式講述一種教科書、課本上從不說過的常識，以便消除人們對車載能源的認識誤區(qū)。

我們先看一下電池和汽油的能量密度。

圖 1 常見電池能量密度

圖一是當前成熟的鋰電池技術(shù)及未來五年的發(fā)展趨勢。可以看出鋰電池能量密度在0.1~0.3KWH/KG。而汽油的能量密度在12KWH/KG以上。能量質(zhì)量比密度差距如此之大。

為什么鋰電池還將會來勢洶洶地取代汽油能？

這就不得不指出人們對能源密度的誤區(qū)了，人們往往覺得電池和汽油的能量密度就是車載能源的能量密度。這是一個非常錯誤的想法。

交通工具單次補能從A地點到B地點。所耗費的能量，除以整車空載質(zhì)量成為稱為有效能量密度。交通工具單次補能從A地點到B地點。所剩余在車上的能量，除以整車空載質(zhì)量稱為備用能量密度。這是本文首先提出的一個觀點。

通過舉例說明。以大多數(shù)車主每天里程不到100公里為例，一輛1.5噸的小車。電池車百公里電耗18度，燃油車百公里耗油7L。混動車的電耗可以是0~18度，油耗0~7L（或稍高于7L）。由此得到有效能量密度：電池車0.012KWH/KG。燃油車0.0168KWH/KG。混動車在兩者之間或稍高。（當前技術(shù)水平，電池車、油車都能做到1.5噸，油耗跟假設(shè)相近，這個假設(shè)只是讓人們認識到電池車、燃油車的能量密度差距并沒有通常認為那么大）。

在再次補能之前，車輛上還剩余的電量、汽油。不同車輛、不同情況是相差很大的。備用能量密度決定了B地點返回A地點或去往C地點的能力。

有效能量密度是決定交通工具能走多遠的參數(shù)。備用能量密度則是決定了再次補能的前的還能走多遠。

通常，同等技術(shù)條件下扣除電池、汽油的車輛質(zhì)量相差不大。所以人們討論交通工具的能量密度往往只說電池、汽油的能量密度。如果單是汽油車、電池車各自的比較。這樣的比較是合適。但當電池車、燃油車和混動車三者之間比較，單單比較電池能量密度、汽油能量密度就是錯誤的了。這個錯誤使得人們一直無法正確選擇汽車發(fā)展的最佳方式。

當前的技術(shù)水平，電池車、燃油車、混動車都存在于市場，進行著激烈的角逐，都想成為未來的主流。那么哪一種車才是真正的主流選擇呢？

本文從有效能量密度、備用能量密度、功率能量密度和補能方式這四個角度出發(fā)討論LY混動車才是最佳的，才會是未來汽車的主流。

我們先看補能方式。

A加油：有非常完整產(chǎn)業(yè)模式，加油站數(shù)量非常多。加油便利性、價格都能被接受。

B 充電：充電樁數(shù)量短缺，快充慢充都的時間都還非常長。需要停車、占停車位。

C加氣: 加氣站數(shù)量比加油站少，成本低于加油。便利性好過充電。

D 換電：達到加油一般的效果，成本也較有優(yōu)勢。但局限部分地域范圍。人力成本高。

其他補能方式、如讓人笑掉大牙“奶媽充電車”，車輛后邊跟著個小掛車等等都是非主流，也不會有發(fā)展。

此外、還有一種新的補能模式，那就是LY混動車的換增程系統(tǒng)、也稱換移動充電樁。LY混動車還可以使用充電方式補能、或加油方式補能。是根據(jù)實際場景選擇。這是LY混動車補能方式的優(yōu)勢，既可以利用已有加油網(wǎng)絡(luò)、加油方式的便捷。也可以選擇充電的低電價。也就是LY混動車的補能方式是集加油、充電優(yōu)點于一身的新補能方式。

對于電池車、燃油車和混動車的各自的有效能量密度、功率密度和備用能量密度。都是缺乏可靠數(shù)據(jù)的。也無法使用準確的數(shù)學(xué)表達、更不能通過舉例說明。目前只能通過簡單的定性比較去理解LY混動車的優(yōu)勢。

首先，功率密度、體積密度在當前技術(shù)水平下，沒有決定性影響。

因不同車輛的制造工藝、配置的不相同。為了說明LY混動車的有效能量密度更好，仍需要脫離了車輛來說明這個事情。我們知道電池的能量密度是0.1~0.3KWH/KG,汽油能量密度是12x(η)KWH/KG。(η為燃油有效折算值)

當A地點到B地點。車輛耗能有效功是一樣的。假設(shè)為y 度電。設(shè)定電池車除電池外的質(zhì)量為m1，電池質(zhì)量為x1。燃油車除汽油外的質(zhì)量為m2，汽油質(zhì)量為x2。當兩者里程相等且備用質(zhì)量密度為0時，那么當m1≧m2的情況下。電池車是無法超有燃油車的。

當m1<m2。在m1+x1=m2+x2時。車輛空載質(zhì)量相等，車輛從A地點到B地點耗能也相等。在知道m(xù)1，和m2的情況下。這是一個二元一次方程，可以計算出x1、x2的值。也就是說電池車與燃油車的有效能量密度只跟兩個因素有關(guān)，扣除電池、燃油后的車體重量、還有A地點到B地點的耗能總量、油耗折算系數(shù)（即燃油效率）。并且這些因素相關(guān)都是成比例關(guān)系的。

當m1<m2。車輛空載質(zhì)量不相等的情況，為了使得電動車有效能量密度不低于燃油車。X1=（m2-m1+x2），得到電量就(0.1~0.3)*(m2-m1+x2)。這樣可以計算出純電車的優(yōu)勢續(xù)航里程。

而通過實際車輛情況，告訴我們?nèi)绻姵仉娏糠浅Ｉ僦挥袀€幾十公里的時候。電動車是更有優(yōu)勢的。也就是說電動車在短途出行的情況下有效能量密度更高。

我們以最新的比亞迪元純電版、燃油版為例說明。當前技術(shù)下，純電已經(jīng)在短途出行優(yōu)于燃油車。

圖 2 比亞迪純電元 EV535

表1 比亞迪純電元 EV535與燃油車頂配性能比較

我們只能假設(shè)元EV535與頂配燃油版配置、動力等近似相同。

元EV535動力電池總成能量密度160Wh/kg。可以計算出，電池系統(tǒng)重量為約340KG。也就是說當m1+x1=m2+x2時。電池重量為20KG，電池為3.2度。續(xù)航里程為約25公里。

由此可見，在當前整車技術(shù)水平，25公里出行需求的情況，電動車的有效能量密度已經(jīng)與燃油車相當。低于25公里的出行需求，電動車已經(jīng)由于燃油車。

電動車、與燃油車最大的差距在備用能源密度上。也就是續(xù)航里程上。如果將比亞迪元改為純電續(xù)航160KM，增程發(fā)動機系統(tǒng)發(fā)電能力10KWe。那么有電池電量22度（按工信部元EV535百公里電耗13.3度，實際會更低）。電池重量138KG。增程系統(tǒng)油箱容積35L。

這樣的配置LY混動車元，可以將有效能量密度、備用能量密度都由于元EV535、元燃油版。這是因為純電續(xù)航是利用了電池車短途有效能量密度高的優(yōu)勢，而長途出行需求因最增程系統(tǒng)輕量化后，得到純電+增程系統(tǒng)的整體能量密度高于傳統(tǒng)燃油。而且LY混動車的補能方式可以集中電池車、燃油車各自的優(yōu)點。

此外還要看一個造車成本、用車成本。續(xù)航160KM的LY混動車元。扣除30度車載電量，按1000元每度電池成本計算。成本節(jié)約3萬。可以直接在11.69萬售價減去3萬得到LY混動車元的售價是8.69萬。售價將低于傳統(tǒng)燃油車。如果將油電差價計入用車成本，生命周期內(nèi)LY混動車元的經(jīng)濟價值將更高。

結(jié)論：

由以上分析，在當前技術(shù)水平下，LY混動車已經(jīng)完勝純電動車、燃油車。LY混動車將會在交通出行的技術(shù)中勝出，成為主流的車輛結(jié)構(gòu)方式。

本文所寫內(nèi)容，嚴重偏離了汽車從業(yè)人員所學(xué)專業(yè)知識、并指出常識誤區(qū)。這樣的內(nèi)容，將會引來很多非議和批評。也使得LY混動車的設(shè)計，一直不被認可。汽車從業(yè)人員、工程師認為課本上沒教他們的，可能都是錯的吧。

然而，目前為止，作者對所寫的文章內(nèi)容仍是認為正確的，這些內(nèi)容從一個全新的角度去審視汽車的設(shè)計。并能實實在在地解決了汽車安全、里程焦慮、充電難和降低了制造成本用車成本等難題。終有一天這些顛覆性的設(shè)計理念會被人們所接受，這些全新的技術(shù)也會實現(xiàn)。

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