单人光电混合汽车的可行性分析

毕英春

摘 要： 本文主要通过对汽车的发展史的介绍，能源现状、环境危机以及未来汽车的发展趋势预测的概括分析，来阐述单人光电混合汽车发展的背景条件，通过对不同人群的访谈调查分析来确定单人光电混合汽车的消费人群以及使用情况，最后通过对单人光电混合汽车进行性能测试来说明单人光电混合汽车投放市场具有可行性。

关 键 词：汽车 光电混合 新能源 环保 可行性

随着经济的发展，人们的生活水平不断提高，汽车成为了人们日常生活中必不可少的一部分，由于能源、环境等各种因素的影响，对于汽车的设计成为了人们关注的重点，汽车由燃油到电动再到光电混合，成为了汽车发展的必经阶段。光电混合汽车的可行性对于汽车的发展以及设计具有很强的指导性，因此本文主要针对光电混合汽车的可行性做了一定的分析，希望对于汽车的发展具有一定的推动作用。

一、汽车发展史

从1890年到1920年，马车过渡到汽车，金属车身开始出现。1885年，德国工程师卡尔？本茨制造出世界上第一辆三轮车，并于1886年1月29日申请并获得了发明专利，因此，1886年1月29日被认为汽车的诞生日。几乎同时，德国工程师戈特利布？戴姆勒也成功研制成一辆公认的以内燃机为动力的四轮汽车。1894年奔驰velo成为最早的量产汽车。随着科学技术的进步，汽车领域飞速发展，各种货车、客车、家庭小轿车在道路上川流不息，随着人们生活水平的提高，对交通工具的要求也越来越高，小汽车几乎成为了家庭生活中必不可少的一部分。汽车的发展主要经历了燃油汽车、混合动力汽车、电动汽车以及新能源汽车等阶段。

二、能源现状

能源的现状决定着汽车发展的的方向以及汽车的命运，因此了解世界能源状况以及我国的能源状况是汽车设计的前提。

世界能源现状：

（1）、能源供需关系总体紧张：由于能源生产能力增长缓慢，能源消费需求却快速上升，近20年来，在世界范围内新发现的油田越来越少，特别是特大油田。随着世界经济持续发展，石油的需求和消费量不断上升，上升幅度超过了产量的增长。因此，世界能源供需关系一直处于紧张状态。

（2）、当前各类能源的储量：石油探明储量保持小幅上升，炼油能力继续增长，根据2011年6月英国石油公司，BP发布的《BP世界能源统计2011》报告，截至2010年年底，全球石油探明储量达到13832亿桶，1888亿吨，比2009年年底的13766亿桶增长了约1.48%，储采比为46.2年；天然气的发展引人注目，截至2010年底，世界天然气探明储量增至187.1万亿立方米，同比增加5000亿立方米；2010年世界煤炭产量为 72.73亿吨，同比增长6.3%；水电和核能也实现了最大幅增长，2010年全球水力发电量达到7.756亿吨油当量，增幅为5.3%；核能实现了2%的增长；生物能源等其他可再生能源也有所发展。

（3）、能源消费情况：随着经济的发展，石油、天然气、煤炭三大化石能源消费量显著提升。在世界一次能源消费结构中，石油占33.6%，天然气占23.8%，煤炭占29.6%，核能占5.2%，水电占6.5%，可再生能源占1.3%。化石燃料仍是目前能源消费的主体，占一次能源消费总量的86%，其中石油仍是最主要的能源。

我国能源现状：

（1）、能源总量丰富，人均占有量不足；（2）、能源分布不平衡，工业水平较发达的东南沿海地区煤炭和水力资源匮乏；（3）、能源结构不合理，能源利用率低，由于我国煤炭灰和硫含量较高，同时大部分没有经过洗选直接燃烧，造成严重的大气污染。

世界性的石油、煤炭资源枯竭导致能源争夺日益激烈，以及大量的能源消耗带来的环境污染和生态破坏，迫使我们必须大力开发新的可再生能源。因此，开发新能源将是未来时期广为关注的项目和目标。

三、环境危机

随着经济的高速发展，汽车产业也实现了突飞猛进的发展，汽车在给人们带来便利的同时，也给人们的生活和周围的环境带来了巨大的问题。主要是汽车排放出的大量尾气，其中含有150～200多种不同的化合物，其中对人危害最大的有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅的化合物及颗粒粉尘等。这些有害气体扩散到空气中就会造成严重的空气污染。尾气的排放在0.3～2米之间，恰好是人体呼吸的范围，很容易对人体器官造成伤害，损害人体健康，另外，废气中的一些化学成分也会对植被造成损害，例如，二氧化硫、臭氧等气体可使植物叶片出现病斑、枯斑和坏死，乙烯能够影响植物的开花结果，从而影响农作物的产量。随着汽车产业的发展，生态环境面临着巨大的威胁，其中汽车尾气是罪魁祸首。

四、未来汽车的发展趋势预测

由于能源危机以及环境危机，汽车设计领域必须进行新的探索，汽车产业才能够更好更快的向前发展。通过简单的专利检索，得到关于电动汽车的专利文献6528条，关于太阳能汽车的专利文献112条，尽管以上数据具有一定的局限性，但是可以看出电动汽车以及太阳能汽车等新能源汽车已经进入汽车设计领域。

针对上面提到的能源现状以及汽车尾气带来的环境危机，未来汽车的发展趋势将会朝向以下几方面：

（1）、小排量汽车：既节能又环保，制造成本低，经济实用；

（2）、混合动力汽车：在道路拥挤时，可以转换动力，降低能源消耗，同时减少尾气排放，与仅靠汽、柴油内燃机驱动的汽车相比，可节省燃料50%，排放量下降约80%；

（3）新能源汽车：主要包括氢能源汽车、电动汽车和太阳能汽车。氢能源汽车可以说是完全环保的交通工具，气体燃烧释放能量高，是同质量汽油燃烧放能的5倍，产物只有水，氢能源是未来汽车产业十分理想的一种能源。电动汽车已经陆续投放市场，零污染是其最主要的特性，随着大容量电池和快充技术的研发，纯电动汽车续航里程短的致命弱点已经被消除，因此电动汽车也会迅速占领市场。太阳能汽车主要是利用太阳能电池板储存能量并提供能量，太阳能既环保又取之不尽，随着目前大容量太阳能电池板的研发，太阳能汽车也将进入汽车市场，引领汽车领域发展新潮流。

五、单人光电混合汽车

光电混合汽车主要是指靠光能和电能提供汽车所需能源，汽车主要通过汽车顶棚的太阳能板接收太阳能，再将太阳能转换为电能贮存在蓄电池中，供汽车使用。单人光电混合汽车主要是指以光能和电能为能源，由单人驾驶，车身体积以及内室空间较小，仅供单人使用的汽车。

（1）、市场调查：本次调查主要通过访谈的方式，对28人进行的访谈调查，所选的调查对象具有相对的代表性，其中10人居住地点为大中型城市，8人居住地点为城镇，10人居住地点为农村。访谈主要内容为根据个人家庭的经济、生活状况，燃油汽车、电动汽车、单人光电混合汽车、电动自行车这几种交通工具如何选择。

调查结果：

a、大中型城市10人：有3人选择燃油汽车，理由是经济条件允许，加油方便，里程远，可以多人使用；有2人选择电动汽车，理由是价格比燃油汽车和光电混合汽车价格低，无污染，比电动车舒适，使用方便；有4人选择单人光电混合汽车，理由是自己上下班使用方便，停放方便，不用老充电，避免了搬卸电池，续航里程比电动汽车远，速度慢适合中老年人驾驶；有1人选择电动车，理由是上班地点离居住区近，停放方便，最主要的是价格便宜。

b、城镇10人：有3人选择燃油汽车，城镇距离较远，要求续航里程远，速度快；有3人选择电动汽车，理由是平时大部分时间只在城镇附近行驶，性价比高；有2人选择单人光电混合汽车，理由是个人娱乐用或上下班使用，代替电动自行车但比电动自行车舒适；有2人选择电动自行车，理由是价钱便宜，容易驾驶。

C、农村10人：有4人选择燃油汽车，理由是里程远，速度快；1人选择电动汽车，理由是比电动自行车舒适；1人选择单人光电混合汽车，理由是不太实用，但可以用来休闲代步；4人选择电动自行车，理由是先买辆电动自行车骑着，条件允许时在购买燃油汽车。

结论：单人光电混合汽车主要适用于大中型城镇居民，主要消费人群为工薪阶层和老年人，用于短程代步。电动汽车、电动自行车以及老年人电动车的消费人群是单人光电混合汽车的大量潜在用户，燃油汽车的消费人群为单人光电混合汽车的边缘用户。因此单人光电混合汽车具有巨大的发展潜力，有良好的市场前景。

（2）、随着太阳板的功率的不同，光能的转化效率不同，静止状态测试结果如下（阳光=充足）：

（3）、路试情况：

路试一：

路试准备：单人电动汽车， 48V30A电池2组（1组备用）

路试条件：单人驾驶，无货载，阳光充足（理想状态），20km/h

路试结果：单组电池里程为50公里

路试二

路试准备：单人电动汽车，1200W太阳能板，转换器，48V30A电池2组（1组备用），将太阳能板通过转换器连接到48V32A的蓄电池上路试条件：单人驾驶，无货载，阳光充足（理想状态），20km/h路试结果：单组电池里程为70公里

通过路试可以得到以下结论：理想状态下，每小时通过太阳能转换的能量续航里程为8公里。

通过以上的测试可以推断，如果选用功率更大的太阳能板，可以增强光能转换为太阳能的效率，能够更大的提高续航里程，同时为充电带来便利。假设行驶里程在20公里以内，则仅仅只需依靠太阳能转换的电能维持汽车所需的能源，可以利用汽车行驶过程中以及停放过程中随时充电，既可以免去直接充电时拆卸电池（居住或办公为楼房的情景）的烦恼，又可以利用可再生能源来节约现有能源，还可以减少电池的充放电次数以延长电池的使用寿命。如果行驶里程超出电池的续航能力，可以借助休息的时间通过太阳能进行充电，比如停下来吃顿午饭或抽根烟就可以继续行驶两三公里，解决了电动汽车电池电量用完时无法行驶的后顾之忧。

更安全、更经济、更环保，是未来汽车发展不可抗拒的趋势，汽车产业不断注入新的技术、新的设计想法，单人光电混合汽车，既节省能源，又经济环保，能够满足市场需求，同时技术的发展已经实现了单人光电混合汽车的生产。因此单人光电混合汽车的生产和销售具有可行性。

总结

通过对汽车发展史的了解，可以大体上了解汽车领域的各方面信息，通过对能源现状、环境危机以及未来汽车的发展趋势预测的概括分析，可以看出市场对于光电混合汽车等新能源汽车的迫切需求，最后通过对单人光电混合汽车的使用人群，使用条件以及单人光电混合汽车的性能做具体的实验、调差、分析，阐明单人光电混合汽车具有节能、经济、环保、充电方便、延长使用寿命等优良特性，最终得出单人光电混合汽车完全可以投放市场的结论，而且单人光电混合汽车具有良好的发展前景，是汽车产业发展的巨大进步。

参考文献

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