單人光電混合汽車(chē)的可行性分析

畢英春

摘 要： 本文主要通過(guò)對(duì)汽車(chē)的發(fā)展史的介紹，能源現(xiàn)狀、環(huán)境危機(jī)以及未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)的概括分析，來(lái)闡述單人光電混合汽車(chē)發(fā)展的背景條件，通過(guò)對(duì)不同人群的訪談?wù){(diào)查分析來(lái)確定單人光電混合汽車(chē)的消費(fèi)人群以及使用情況，最后通過(guò)對(duì)單人光電混合汽車(chē)進(jìn)行性能測(cè)試來(lái)說(shuō)明單人光電混合汽車(chē)投放市場(chǎng)具有可行性。

關(guān) 鍵 詞：汽車(chē) 光電混合 新能源 環(huán)保 可行性

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們的生活水平不斷提高，汽車(chē)成為了人們?nèi)粘Ｉ钪斜夭豢缮俚囊徊糠?，由于能源、環(huán)境等各種因素的影響，對(duì)于汽車(chē)的設(shè)計(jì)成為了人們關(guān)注的重點(diǎn)，汽車(chē)由燃油到電動(dòng)再到光電混合，成為了汽車(chē)發(fā)展的必經(jīng)階段。光電混合汽車(chē)的可行性對(duì)于汽車(chē)的發(fā)展以及設(shè)計(jì)具有很強(qiáng)的指導(dǎo)性，因此本文主要針對(duì)光電混合汽車(chē)的可行性做了一定的分析，希望對(duì)于汽車(chē)的發(fā)展具有一定的推動(dòng)作用。

一、汽車(chē)發(fā)展史

從1890年到1920年，馬車(chē)過(guò)渡到汽車(chē)，金屬車(chē)身開(kāi)始出現(xiàn)。1885年，德國(guó)工程師卡爾？本茨制造出世界上第一輛三輪車(chē)，并于1886年1月29日申請(qǐng)并獲得了發(fā)明專(zhuān)利，因此，1886年1月29日被認(rèn)為汽車(chē)的誕生日。幾乎同時(shí)，德國(guó)工程師戈特利布？戴姆勒也成功研制成一輛公認(rèn)的以?xún)?nèi)燃機(jī)為動(dòng)力的四輪汽車(chē)。1894年奔馳velo成為最早的量產(chǎn)汽車(chē)。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，汽車(chē)領(lǐng)域飛速發(fā)展，各種貨車(chē)、客車(chē)、家庭小轎車(chē)在道路上川流不息，隨著人們生活水平的提高，對(duì)交通工具的要求也越來(lái)越高，小汽車(chē)幾乎成為了家庭生活中必不可少的一部分。汽車(chē)的發(fā)展主要經(jīng)歷了燃油汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)以及新能源汽車(chē)等階段。

二、能源現(xiàn)狀

能源的現(xiàn)狀決定著汽車(chē)發(fā)展的的方向以及汽車(chē)的命運(yùn)，因此了解世界能源狀況以及我國(guó)的能源狀況是汽車(chē)設(shè)計(jì)的前提。

世界能源現(xiàn)狀：

（1）、能源供需關(guān)系總體緊張：由于能源生產(chǎn)能力增長(zhǎng)緩慢，能源消費(fèi)需求卻快速上升，近20年來(lái)，在世界范圍內(nèi)新發(fā)現(xiàn)的油田越來(lái)越少，特別是特大油田。隨著世界經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，石油的需求和消費(fèi)量不斷上升，上升幅度超過(guò)了產(chǎn)量的增長(zhǎng)。因此，世界能源供需關(guān)系一直處于緊張狀態(tài)。

（2）、當(dāng)前各類(lèi)能源的儲(chǔ)量：石油探明儲(chǔ)量保持小幅上升，煉油能力繼續(xù)增長(zhǎng)，根據(jù)2011年6月英國(guó)石油公司，BP發(fā)布的《BP世界能源統(tǒng)計(jì)2011》報(bào)告，截至2010年年底，全球石油探明儲(chǔ)量達(dá)到13832億桶，1888億噸，比2009年年底的13766億桶增長(zhǎng)了約1.48%，儲(chǔ)采比為46.2年；天然氣的發(fā)展引人注目，截至2010年底，世界天然氣探明儲(chǔ)量增至187.1萬(wàn)億立方米，同比增加5000億立方米；2010年世界煤炭產(chǎn)量為 72.73億噸，同比增長(zhǎng)6.3%；水電和核能也實(shí)現(xiàn)了最大幅增長(zhǎng)，2010年全球水力發(fā)電量達(dá)到7.756億噸油當(dāng)量，增幅為5.3%；核能實(shí)現(xiàn)了2%的增長(zhǎng)；生物能源等其他可再生能源也有所發(fā)展。

（3）、能源消費(fèi)情況：隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，石油、天然氣、煤炭三大化石能源消費(fèi)量顯著提升。在世界一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，石油占33.6%，天然氣占23.8%，煤炭占29.6%，核能占5.2%，水電占6.5%，可再生能源占1.3%?；剂先允悄壳澳茉聪M(fèi)的主體，占一次能源消費(fèi)總量的86%，其中石油仍是最主要的能源。

我國(guó)能源現(xiàn)狀：

（1）、能源總量豐富，人均占有量不足；（2）、能源分布不平衡，工業(yè)水平較發(fā)達(dá)的東南沿海地區(qū)煤炭和水力資源匱乏；（3）、能源結(jié)構(gòu)不合理，能源利用率低，由于我國(guó)煤炭灰和硫含量較高，同時(shí)大部分沒(méi)有經(jīng)過(guò)洗選直接燃燒，造成嚴(yán)重的大氣污染。

世界性的石油、煤炭資源枯竭導(dǎo)致能源爭(zhēng)奪日益激烈，以及大量的能源消耗帶來(lái)的環(huán)境污染和生態(tài)破壞，迫使我們必須大力開(kāi)發(fā)新的可再生能源。因此，開(kāi)發(fā)新能源將是未來(lái)時(shí)期廣為關(guān)注的項(xiàng)目和目標(biāo)。

三、環(huán)境危機(jī)

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)也實(shí)現(xiàn)了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，汽車(chē)在給人們帶來(lái)便利的同時(shí)，也給人們的生活和周?chē)沫h(huán)境帶來(lái)了巨大的問(wèn)題。主要是汽車(chē)排放出的大量尾氣，其中含有150～200多種不同的化合物，其中對(duì)人危害最大的有一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化合物、鉛的化合物及顆粒粉塵等。這些有害氣體擴(kuò)散到空氣中就會(huì)造成嚴(yán)重的空氣污染。尾氣的排放在0.3～2米之間，恰好是人體呼吸的范圍，很容易對(duì)人體器官造成傷害，損害人體健康，另外，廢氣中的一些化學(xué)成分也會(huì)對(duì)植被造成損害，例如，二氧化硫、臭氧等氣體可使植物葉片出現(xiàn)病斑、枯斑和壞死，乙烯能夠影響植物的開(kāi)花結(jié)果，從而影響農(nóng)作物的產(chǎn)量。隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，生態(tài)環(huán)境面臨著巨大的威脅，其中汽車(chē)尾氣是罪魁禍?zhǔn)住?/p>

四、未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)

由于能源危機(jī)以及環(huán)境危機(jī)，汽車(chē)設(shè)計(jì)領(lǐng)域必須進(jìn)行新的探索，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)才能夠更好更快的向前發(fā)展。通過(guò)簡(jiǎn)單的專(zhuān)利檢索，得到關(guān)于電動(dòng)汽車(chē)的專(zhuān)利文獻(xiàn)6528條，關(guān)于太陽(yáng)能汽車(chē)的專(zhuān)利文獻(xiàn)112條，盡管以上數(shù)據(jù)具有一定的局限性，但是可以看出電動(dòng)汽車(chē)以及太陽(yáng)能汽車(chē)等新能源汽車(chē)已經(jīng)進(jìn)入汽車(chē)設(shè)計(jì)領(lǐng)域。

針對(duì)上面提到的能源現(xiàn)狀以及汽車(chē)尾氣帶來(lái)的環(huán)境危機(jī)，未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)將會(huì)朝向以下幾方面：

（1）、小排量汽車(chē)：既節(jié)能又環(huán)保，制造成本低，經(jīng)濟(jì)實(shí)用；

（2）、混合動(dòng)力汽車(chē)：在道路擁擠時(shí)，可以轉(zhuǎn)換動(dòng)力，降低能源消耗，同時(shí)減少尾氣排放，與僅靠汽、柴油內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)相比，可節(jié)省燃料50%，排放量下降約80%；

（3）新能源汽車(chē)：主要包括氫能源汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)和太陽(yáng)能汽車(chē)。氫能源汽車(chē)可以說(shuō)是完全環(huán)保的交通工具，氣體燃燒釋放能量高，是同質(zhì)量汽油燃燒放能的5倍，產(chǎn)物只有水，氫能源是未來(lái)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)十分理想的一種能源。電動(dòng)汽車(chē)已經(jīng)陸續(xù)投放市場(chǎng)，零污染是其最主要的特性，隨著大容量電池和快充技術(shù)的研發(fā)，純電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程短的致命弱點(diǎn)已經(jīng)被消除，因此電動(dòng)汽車(chē)也會(huì)迅速占領(lǐng)市場(chǎng)。太陽(yáng)能汽車(chē)主要是利用太陽(yáng)能電池板儲(chǔ)存能量并提供能量，太陽(yáng)能既環(huán)保又取之不盡，隨著目前大容量太陽(yáng)能電池板的研發(fā)，太陽(yáng)能汽車(chē)也將進(jìn)入汽車(chē)市場(chǎng)，引領(lǐng)汽車(chē)領(lǐng)域發(fā)展新潮流。

五、單人光電混合汽車(chē)

光電混合汽車(chē)主要是指靠光能和電能提供汽車(chē)所需能源，汽車(chē)主要通過(guò)汽車(chē)頂棚的太陽(yáng)能板接收太陽(yáng)能，再將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換為電能貯存在蓄電池中，供汽車(chē)使用。單人光電混合汽車(chē)主要是指以光能和電能為能源，由單人駕駛，車(chē)身體積以及內(nèi)室空間較小，僅供單人使用的汽車(chē)。

（1）、市場(chǎng)調(diào)查：本次調(diào)查主要通過(guò)訪談的方式，對(duì)28人進(jìn)行的訪談?wù){(diào)查，所選的調(diào)查對(duì)象具有相對(duì)的代表性，其中10人居住地點(diǎn)為大中型城市，8人居住地點(diǎn)為城鎮(zhèn)，10人居住地點(diǎn)為農(nóng)村。訪談主要內(nèi)容為根據(jù)個(gè)人家庭的經(jīng)濟(jì)、生活狀況，燃油汽車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)、單人光電混合汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)這幾種交通工具如何選擇。

調(diào)查結(jié)果：

a、大中型城市10人：有3人選擇燃油汽車(chē)，理由是經(jīng)濟(jì)條件允許，加油方便，里程遠(yuǎn)，可以多人使用；有2人選擇電動(dòng)汽車(chē)，理由是價(jià)格比燃油汽車(chē)和光電混合汽車(chē)價(jià)格低，無(wú)污染，比電動(dòng)車(chē)舒適，使用方便；有4人選擇單人光電混合汽車(chē)，理由是自己上下班使用方便，停放方便，不用老充電，避免了搬卸電池，續(xù)航里程比電動(dòng)汽車(chē)遠(yuǎn)，速度慢適合中老年人駕駛；有1人選擇電動(dòng)車(chē)，理由是上班地點(diǎn)離居住區(qū)近，停放方便，最主要的是價(jià)格便宜。

b、城鎮(zhèn)10人：有3人選擇燃油汽車(chē)，城鎮(zhèn)距離較遠(yuǎn)，要求續(xù)航里程遠(yuǎn)，速度快；有3人選擇電動(dòng)汽車(chē)，理由是平時(shí)大部分時(shí)間只在城鎮(zhèn)附近行駛，性?xún)r(jià)比高；有2人選擇單人光電混合汽車(chē)，理由是個(gè)人娛樂(lè)用或上下班使用，代替電動(dòng)自行車(chē)但比電動(dòng)自行車(chē)舒適；有2人選擇電動(dòng)自行車(chē)，理由是價(jià)錢(qián)便宜，容易駕駛。

C、農(nóng)村10人：有4人選擇燃油汽車(chē)，理由是里程遠(yuǎn)，速度快；1人選擇電動(dòng)汽車(chē)，理由是比電動(dòng)自行車(chē)舒適；1人選擇單人光電混合汽車(chē)，理由是不太實(shí)用，但可以用來(lái)休閑代步；4人選擇電動(dòng)自行車(chē)，理由是先買(mǎi)輛電動(dòng)自行車(chē)騎著，條件允許時(shí)在購(gòu)買(mǎi)燃油汽車(chē)。

結(jié)論：?jiǎn)稳斯怆娀旌掀?chē)主要適用于大中型城鎮(zhèn)居民，主要消費(fèi)人群為工薪階層和老年人，用于短程代步。電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)以及老年人電動(dòng)車(chē)的消費(fèi)人群是單人光電混合汽車(chē)的大量潛在用戶，燃油汽車(chē)的消費(fèi)人群為單人光電混合汽車(chē)的邊緣用戶。因此單人光電混合汽車(chē)具有巨大的發(fā)展?jié)摿?，有良好的市?chǎng)前景。

（2）、隨著太陽(yáng)板的功率的不同，光能的轉(zhuǎn)化效率不同，靜止?fàn)顟B(tài)測(cè)試結(jié)果如下（陽(yáng)光=充足）：

（3）、路試情況：

路試一：

路試準(zhǔn)備：?jiǎn)稳穗妱?dòng)汽車(chē)， 48V30A電池2組（1組備用）

路試條件：?jiǎn)稳笋{駛，無(wú)貨載，陽(yáng)光充足（理想狀態(tài)），20km/h

路試結(jié)果：?jiǎn)谓M電池里程為50公里

路試二

路試準(zhǔn)備：?jiǎn)稳穗妱?dòng)汽車(chē)，1200W太陽(yáng)能板，轉(zhuǎn)換器，48V30A電池2組（1組備用），將太陽(yáng)能板通過(guò)轉(zhuǎn)換器連接到48V32A的蓄電池上路試條件：?jiǎn)稳笋{駛，無(wú)貨載，陽(yáng)光充足（理想狀態(tài)），20km/h路試結(jié)果：?jiǎn)谓M電池里程為70公里

通過(guò)路試可以得到以下結(jié)論：理想狀態(tài)下，每小時(shí)通過(guò)太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的能量續(xù)航里程為8公里。

通過(guò)以上的測(cè)試可以推斷，如果選用功率更大的太陽(yáng)能板，可以增強(qiáng)光能轉(zhuǎn)換為太陽(yáng)能的效率，能夠更大的提高續(xù)航里程，同時(shí)為充電帶來(lái)便利。假設(shè)行駛里程在20公里以?xún)?nèi)，則僅僅只需依靠太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換的電能維持汽車(chē)所需的能源，可以利用汽車(chē)行駛過(guò)程中以及停放過(guò)程中隨時(shí)充電，既可以免去直接充電時(shí)拆卸電池（居住或辦公為樓房的情景）的煩惱，又可以利用可再生能源來(lái)節(jié)約現(xiàn)有能源，還可以減少電池的充放電次數(shù)以延長(zhǎng)電池的使用壽命。如果行駛里程超出電池的續(xù)航能力，可以借助休息的時(shí)間通過(guò)太陽(yáng)能進(jìn)行充電，比如停下來(lái)吃頓午飯或抽根煙就可以繼續(xù)行駛兩三公里，解決了電動(dòng)汽車(chē)電池電量用完時(shí)無(wú)法行駛的后顧之憂。

更安全、更經(jīng)濟(jì)、更環(huán)保，是未來(lái)汽車(chē)發(fā)展不可抗拒的趨勢(shì)，汽車(chē)產(chǎn)業(yè)不斷注入新的技術(shù)、新的設(shè)計(jì)想法，單人光電混合汽車(chē)，既節(jié)省能源，又經(jīng)濟(jì)環(huán)保，能夠滿足市場(chǎng)需求，同時(shí)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了單人光電混合汽車(chē)的生產(chǎn)。因此單人光電混合汽車(chē)的生產(chǎn)和銷(xiāo)售具有可行性。

總結(jié)

通過(guò)對(duì)汽車(chē)發(fā)展史的了解，可以大體上了解汽車(chē)領(lǐng)域的各方面信息，通過(guò)對(duì)能源現(xiàn)狀、環(huán)境危機(jī)以及未來(lái)汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)的概括分析，可以看出市場(chǎng)對(duì)于光電混合汽車(chē)等新能源汽車(chē)的迫切需求，最后通過(guò)對(duì)單人光電混合汽車(chē)的使用人群，使用條件以及單人光電混合汽車(chē)的性能做具體的實(shí)驗(yàn)、調(diào)差、分析，闡明單人光電混合汽車(chē)具有節(jié)能、經(jīng)濟(jì)、環(huán)保、充電方便、延長(zhǎng)使用壽命等優(yōu)良特性，最終得出單人光電混合汽車(chē)完全可以投放市場(chǎng)的結(jié)論，而且單人光電混合汽車(chē)具有良好的發(fā)展前景，是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的巨大進(jìn)步。

參考文獻(xiàn)

[1] 中國(guó)汽車(chē)技術(shù)研究中心：《中國(guó)汽車(chē)年鑒》（2002）.

[2] 中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)：《世界汽車(chē)技術(shù)發(fā)展報(bào)告》（2002）.

[3] 華愛(ài)紅，李麗，丁國(guó)良.淺談汽車(chē)尾氣污染的危害及防治措施[J].科技資訊.2007.（04）.

[4] 武喜懷.汽車(chē)尾氣對(duì)人體健康的危害[J].內(nèi)蒙古石油化工.2007.（05）.

[5] 張建民，李國(guó)彥，王同建. 汽車(chē)尾氣排放對(duì)人體健康及環(huán)境的影響[J].天津科技.2007，（04）.

[6] 范維唐 ，能源現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì) [J]，山西能源與節(jié)能，2004.

[6] 詹華 ，姚士洪，對(duì)我國(guó)能源現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展的幾 點(diǎn)思考 [J]，能源工程 ，2003.

[8] 趙英：《中國(guó)汽車(chē)的發(fā)展趨勢(shì)和產(chǎn)業(yè)政策趨向》，中國(guó)社會(huì)科學(xué)院辦公廳《領(lǐng)導(dǎo)參閱》，2002年第35期.