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能源科技新知：移动应用能源（上篇）

LY说新能源 2019-08-01 07:35

能源科技新知：移动应用能源（上篇）

摘要：

1）提出一种全新的能源类别划分：移动应用能源。

2）总结移动应用能源的规律。提出如何发展移动应用能源科技的策略。

3）移动应用能源将会是人类能源应用的主要形式，未来人工智能成为劳动的主体，而人工智能要替代人，成为能源利用的主体。人工智能大部分能源利用都是移动应用。

4）未来人类地球、月球和火星之间的往返将可以如现在大型航空飞机一样频繁。这些跨越星体的人类活动需求能源总量巨大，这些人类活动都是移动应用能源场景。

今天我们介绍一种课本没有、常识不说的概念：移动应用能源。

在能源种类里，增加一个移动应用能源是否有必要。移动应用能源是指：能源载体跟随能源利用装置运动，能源装置不具备自发生产能源的能力，必须从外部补能。当前移动应用能源主要是有交通工具所用的能源，交通能源占到人类应用能源总量的20~40%之间。在未来人工智能、星际往返将是能源主要应用场合，其需求的能源总量远高于当前人类已使用能源的总量。而交通工具、人工智能、星际往返场景的能源都是移动应用能源的场景。增加这样一个能源分类的目的是发现并利用其能源规律。

举例说明一下，煤炭在用来烧水做饭，不算是移动应用能源。利用煤炭燃烧加热蒸汽机驱动火车，这样的应用场景是移动应用能源。

移动应用能源有什么特点呢？

移动应用能源特点有：

1）能源载体能量密度很重要、在合理范围内功率密度、能量密度越高越好。

2）补能方式，能源利用装置内装载能量总量的有限，必须及时补充能量。

3）能源利用装置本身也需要考虑能量转换效率、及能量利用密度。

4）能源载体输出特性要更好匹配能源利用装置的需求。

5）利用合理技术降低外部耗能需求因素，采用能源利用装置合理回收外部反馈能量。

能源科技新知：移动应用能源（上篇）

图 1 LY混动车典型设计

上面5点特性，可以非常好低解释移动应用能源系统。可以非常好的解释并优化移动能源利用装置。

下面从电动化车辆的设计去说明：如何利用移动应用能源系统规律，优化其设计。

1）我们知道电动车锂电池密度在120~300WH/KG,功率密度在充电倍率1~4C之间，如何才能提高车载能源密度呢？努力去提高电池电芯能量密度并不是一个最佳的方案，通过使用单体能量密度更高的甲醇、汽柴油构成一个混合能源载体。车辆需求功率是波动，最大功率是平均功率的约5~15倍，降低高能量密度的甲醇、汽柴油功率密度，可以降低发动机重量。从而提高了整个能源载体能量密度。按照这样的思路，使用小功率增程发动机、发电机复用驱动。是目前能够提高能源密度的两个有效方法。

2）电动化车辆的补能方式，限于充电设施、加油站等补能方式的限制。什么样的补能方式才是最优的呢？当你把车辆当成一个能量容器，这个容器需要从外部获得能量。能量获得速度越快越好，能量价格越便宜越好。车主的补能方式场景非常多，我们设计车辆的时候能否把补能方式都配备了，让车主根据实际使用情况来自选选择。故LY混动车中设计了小功率2~15KW车载充电机，4C最大车辆功率快充，加油站加油补充增程系统燃油，外部机械充能（利用皮带带动增程发电机发电）。这四种补能方式可以让电动化车辆不再存在里程焦虑和充电难等缺点。

3）减少车载能源利用装置如电机、发动机、传动和车身轻量化等等部件重量，提高电动机、发电机、发动机的效率，也是提高车辆整体能量密度的关键。

4）车辆每次出行需求所需要的能源是可能不同的，有可能是车载能源的1%，也有可能是车载能源100%，中途还需要多次补能。让车载能源尽可能匹配出行需求，如让车载电池能够满足车主90%以上出行需求，比如在160公里以内，电池电量低于50公里，停车充电或者让增程系统发电。这种的做法是能源总量匹配，另外还有能源的转换匹配。也就是电机、发动机的功率匹配动力需求，这样可以保证电机长时间运行在高效区间。LY混动车通过电机功能复用、拆分确保了电机，发电机都能够保证在高效区间运行。

5）降低外部能耗因素、利用外部反馈能量。也是车辆常用的设计。

能源科技新知：移动应用能源（上篇）