電池車、燃油車、混動車誰将勝出？交通能源的能量密度認識誤區

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

　　我們先看一下電池和汽油的能量密度。

　　圖 1 常見電池能量的密度

　　圖一是當前成熟的锂電池技術及未來五年的發展趨勢。可以看出锂電池能量密度在0.1~0.3KWH/KG。而汽油的能量密度在12KWH/KG以上。能量質量比密度差距如此之大。

　　為什麼锂電池還将會來勢洶洶地取代汽油？

　　這就不得不指出人們對能源密度的誤區了，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，除以整車空載質量稱為有效能量密度。交通工具單次補能從A地點到B地點。所剩餘在車上的能量，除以整車空載質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。以大多數車主每天裡程不到100公裡為例，一輛1.5噸的小車。電池車百公裡電耗18度，燃油車百公裡耗油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。（當前技術水平，電池車、油車都能做到1.5噸，油耗跟假設相近，這個假設隻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麼大）。

　　在再次補能之前，車輛上還剩餘的電量、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。備用能量密度則是決定了再次補能前的還能走多遠。

　　通常，同等技術條件下扣除電池、汽油的車輛質量相差不大。所以人們讨論交通工具的能量密度往往隻說電池、汽油的能量密度。如果單是汽油車、電池車各自的比較。這樣的比較合适。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确選擇汽車發展的最佳方式。

　　當前的技術水平，電池車、燃油車、混動車都存在于市場，進行着激烈的角逐，都想成為未來的主流。那麼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讨論新式增程混動車才是最佳的，才會是未來汽車的主流。

　　我們先看補能方式。

　　A加油：有非常完整産業模式，加油站數量非常多。加油便利性、價格都能被接受。

　　B 充電：充電樁數量短缺，快充慢充的時間都還非常長。需要停車、占停車位。

　　C加氣: 加氣站數量比加油站少，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，成本也較有優勢。但局限部分地域範圍。人力成本高。

　　其他補能方式、如讓人笑掉大牙“奶媽充電車”，車輛後邊跟着個小挂車等等都是非主流，也不會有發展。

　　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、也稱換移動充電樁。新式增程混動車還可以使用充電方式補能、或加油方式補能。是根據實際場景選擇的。這是新式增程混動車補能方式的優勢，既可以利用已有的加油網絡、加油方式的便捷。也可以選擇充電的低電價。也就新式增程混動車的補能方式是集加油、充電優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。都是缺乏可靠數據的。也無法使用準确的數學表達、更不能通過舉例說明。目前隻能通過簡單的定性比較去理解LY混動車的優勢。

　　首先，功率密度、體積密度在當前技術水平下，沒有決定性影響。

　　因為不同車輛的制造工藝、配置的不相同。為了說明新式增程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。假設為y 度電。設定電池車除電池外的質量為m1，電池質量為x1。燃油車除汽油外的質量為m2，汽油質量為x2。當兩者裡程相等且備用質量密度為0時，那麼當m1≧m2的情況下。電池車是無法超越燃油車的。

　　當m1m2。在m1 x1=m2 x2時。車輛空載質量相等，車輛從A地點到B地點耗能也相等。在知道m1，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隻跟兩個因素有關，扣除電池、燃油後的車體重量、還有A地點到B地點的耗能總量、油耗折算系數（即燃油效率）。并且這些因素相關都是成比例關系的。

　　當m1m2。車輛空載質量不相等的情況，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續航裡程。

　　而通過實際車輛情況，告訴我們如果電池電量非常少隻有個幾十公裡的時候。電動車是更有優勢的。也就是說電動車在短途出行的情況下能量密度更高。

　　我們以最新的比亞迪元純電版、燃油版為例說明。當前技術下，純電車已經在短途出行優于燃油車。

　　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

　　我們隻能假設元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。續航裡程為約25公裡。

　　由此可見，在當前整車技術水平，25公裡出行需求的情況，電動車的有效能量密度已經與燃油車相當。低于25公裡的出行需求，電動車已經由于燃油車。

　　電動車、與燃油車最大的差距在備用能源密度上。也就是續航裡程上。如果将比亞迪元改為純電續航160KM，增程發動機系統發電能力10KWe。那麼有電池電量22度（按工信部元EV535百公裡電耗13.3度，實際會更低）。電池重量138KG。增程系統油箱容積35L。

　　這樣的配置新式增程混動車元，可以将有效能量密度、備用能量密度都由于元EV535、元燃油版。這是因為純電續航是利用了電池車短途有效能量密度高的優勢，而長途出行需求因最增程系統輕量化後，得到純電 增程系統的整體能量密度高于傳統燃油。而且L新式增程混動車的補能方式可以集中電池車、燃油車各自的優點。

　　此外還要看一個造車成本、用車成本。續航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。成本節約3萬。可以直接在11.69萬售價減去3萬得到新式增程混動車元的售價是8.69萬。售價将低于傳統燃油車。如果将油電差價計入用車成本，生命周期内新式增程混動車元的經濟價值将更高。

　　結論：

　　由以上分析，在當前技術水平下，新式增程混動車已經完勝純電動車、燃油車。LY混動車将會在交通出行的技術中勝出，成為主流的車輛結構方式。

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