一种改变当前能源结构的混动车结构原理

目前，电动车是发展趋势，混动车不被看好。混动车结构目前有三种：分别是串联式、并联式以及混联式，其中增程式混合动力只能是串联式结构，而并联式和混联式结构既可以应用于普通混合动力，也可以应用于插电式混合动力。详见附文一

本文介绍一种全新的电动车结构，该结构能解决当前大部分电动车的里程焦虑，充电难，还有电网冲击等等问题。如果本文构想能够实现，10年内石油等化石能源将推出人类能源舞台。汽车也会更廉价。此种电动车结构未曾有过报道，此文为原创。供所有人使用。

暂时将这种电动车结构称为lightyear结构（光年结构，简称ly结构）如下图

图 1 lightyear结构 方块图

Lightyear结构非常简单，其实就是一个双电机驱动的纯电动车的增强版。

电动机A为一个55KW的电动机兼发电机，发电功率为5～37KW。电动机A在正转时提供加速推力，由外力带动反转是作为发电机使用。通过一个简单的飞轮结构即可实现。

电动机B是一个75KW的主驱动电动机，带动后轮转动。电动机B可满足单个电机运行时，最高车速为100KM／H。

lightyear结构在没有燃油发动机时，当汽车停下来时，通过机械传动系统给电动机A提供动力，带动电动机A发电。最高发电功率为37KW，快充约一小时充满电，发电的同时也可以通过充电口将电能回馈到电网，实现逆向充电。在没有外置动力的情况下，也可以通过充电口快充或者慢充。跟普通电动车没有差别。

lightyear结构也在前机舱放置一个燃油发动机，为发动机A提供动力，发电功率为20KW～5KW。作为增程器使用。当汽车需要加速、爬坡等大动力时。增程器停止工作。电动机A为汽车提供推力。增程器可以做成5KW、10KW、15KW、20KW四种规格。增程器发动机由加油站提供。根据行驶距离来确定选用哪一种功率规格。电动机A的变频控制系统是带逆变功率的变频器。发电后电能存储到电池。或者直接给电动机B提供电能。

假定该车型电池续航里程为200KM，百公里耗电14度，电池组定为35度。在自带燃油发动机增程情况下，200KM里程电量用尽耗时 3小时。发电机发电20＊3＝60度。总里程续航里程超过600KM。这样能解决了里程焦虑问题。

假定中国汽车保有量2亿辆（含乘用和商用）全部换成lightyear结构电动车，每台车的发电功率平均为37KW。则有2亿x37KW＝74亿KW，目前中国的发电装机总容量不超25亿KW。相当于中国的发电装机容量增加了3倍。

当然有了发电机，没有动力源仍然是没有用处的。大自然给予了人类无私的馈赠，生物质能源。据估计，每年地球上仅通过光合作用生成的生物质总量就达1440～1800亿吨（ 干重 ），其能量约相当于20世纪90年代初全世界总能耗的3～8倍。生物质的利用率不到3％。中国禽畜粪便约20亿吨，秸秆8亿吨，农业林业废弃物总量远超百亿吨。假定每辆汽车耗电量为50度每天。1吨（干有机质含量15％）餐厨垃圾产沼气产生80——120立方米的沼气（甲烷浓度为60－65），每1立方米沼气发电约2度。也就是说1吨（干有机质含量15％）一天约可以为4电动车提供电能，假定全国十分之一的汽车用沼气发电，0．2亿／4＝0．05亿吨。每天需要有机质为500万吨，每年约需要18．25亿吨。

假设，车主甲，生活在农村，每天有1吨的生物质可以投入沼气池。沼气池及20KW沼气发动机投入成本在10万，并有一辆lightyear结构的电动车（购买价格12万）。总投入在22万内。

车主甲，白天开车，晚上lightyear结构的汽车用来发电，发电时长12小时，产生电能240度。其中50度自用。190度用于发电上网，上网电价为0．69元。每天收入约130元。年收入4．745万。预计5年收回所有成本。预计系统设计寿命10年。

如果将生物质利用规模扩大到湿重200亿吨，所有电动车的能源来自生物质。石油等化石能源市场不复存在。而产生的沼渣、沼液也足够农业生产所需的肥料，再也不需要化学肥料厂。但生物质分散，能量密度不高，开发起来需要算经济账。

当然除了沼气，还可以利用天然气、水煤气。一台5KW天然气发动机，每天用于发电，每立方天然是2～3元，发电量是3．5～5度，并能产生数吨热水供取暖。一天发电12小时电能60度，需要天然气约15立方米，费用在30～45元。比当前燃油费用节省50％，并解决取暖和热水使用问题。以后煤变油的工程也不需要了，甚至不需要燃煤电厂，煤炭运到一个气站，变成水煤气，然后采用内燃燃气发动机驱动电动车发电。目前存在的问题是能量转换效率有待提高。

采用天然气和水煤气发电的目的是，能源结构调整。以后太阳能普及之后白天使用太阳能，夜晚使用电动车发电，由于电动车发电的巨大发电装机容量。如果全部利用起来能使全中国的电能增加三倍以上。

综上、lightyear结构电动车，能够在当前技术水平下实现长续航，低于传统燃油车的单车生产成本，使用成本也远低于燃油车。生物质能源完全取代化石燃料是理论上可行的。因生物质能源分布广，密度低，只能小规模利用。比如城市里的厨余垃圾、粪便，农村的农业废弃物，以及园林绿化废弃物，禽畜养殖废弃物。还可能会发展新种植业，用种植出来的有机质厌氧发酵发电。

附文：发酵原料与沼气产量

后记

这篇文章的目的，当前，人类正在处于能源革命中。即能源的获取方式多样化，可持续化，如太阳能和核能利用。还有能源的存储和使用高效化，经济化。以外太空电源规模化利用为成熟标志。人类活动的所有努力都是为了走得更远。

个人认为，本文所构建的一种能源结构形态很有可能成为现实。这个实现过程是数十年内，几十万、几百万人不懈努力的。就本文而言，并没有什么独创的技术或者采用什么新的材料，而是通过整合不同的资源优缺点，和当前各种商品的难点。提出的一种解决方案，就如武侠小说里的高手，打通任督二脉后，功力倍增。

写这篇文件的目的是广为传播这个lightyear混动电动车结构，和构建未来能源结构。号召几百万人来不断提高效率，降低成本。最终实现能源革命的目标。

当下能源结构调整的同时，社会也会发生很大的变革。比如石油巨头，两桶油，中东富国将不复存在。汽车制造厂家会洗牌。谁动得快，抢占市场，谁就能成为这次变革的胜利者。

作者介绍：lightyear 是一个对能够跨越光年距离的飞行器有浓厚兴趣的人，利用业余时间学习光帆、EMdrive等知识。数月前，因打算购买汽车，了解了一下电动车的知识。发现电动车和跨越光年距离的飞行器有很多共通之处，如续航，能源变换等等。使用了解决跨越光年距离的飞行器难题的方法，同样也能解决当前电动汽车产业的难点、痛点。

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