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新能源模型(小鹏P5、比亚迪汉EV、特斯拉Model3这三款车各有所长)

小鹏P5、比亚迪汉EV、特斯拉Model3这三款车各有所长,如何选择?燃油车的发展离不开技术的沉淀,纯电动车型的发展离不开智能创新。与燃油车相比,纯电动车型最大的优势除了汽车的成本较低之外,还有它的智能化这一让人谈起的“模式”。然而,随着汽车市场上新能源车型比例的不断提高,加上新动力品牌层出不穷,如今的智能出现了严重的同质化现象。在此背景下,要突出产品的核心优势,唯有不断升级创新。

智能创新是一个过程,而不是一个终点。要打破智力同质化的现象,只有两件事:要么“我有你不要”,要么“你有我比你强”。在今天的新能源汽车市场上,基本上分为三类:一类是小鹏汽车这样的新动力品牌,一类是特斯拉这样较早进入新能源市场的外资品牌,第三类是比亚迪这样专注于新能源市场的传统车企。

而在这三个品牌中,车型非常受消费者欢迎,分别是小鹏P5 |询价(参数)、比亚迪汉EV和特斯拉Model 3。所以今天就选择这三款车进行对比,看看谁的智能真的能做到“差异化”,为消费者带来更丰富便捷的用车体验。

智能的体现除了软件的发展外,更离不开硬件的支持。从智能辅助驾驶领域来看,一个产品需要相机、雷达等最基本的硬件。从这个角度来看,小鹏P5的硬件是足够宽厚的,这显然为小鹏P5在智能辅助驾驶方面奠定了良好的基础。为了提高更直观的对比效果,将三款机型与配备最多的机型进行对比,并以图表的形式展示了产品所配备的摄像头、超声波雷达、毫米波雷达和激光雷达。

对比结果非常明显,小鹏P5在硬件设施方面优于其他两款机型。值得一提的是,小鹏P5 2022 600P价格为24.99万元,比亚迪汉2022 EV创世610KM价格为28.86万元,特斯拉Model 3高性能全轮驱动版价格为36.79万元。显然,在硬件设计更加完善的前提下,小鹏P5也有着更加明显的价格优势,这也使得小鹏P5有了更好的销售外观。

新能源车技术发展遵循什么规律?

新能源车发展则由普通民众高度参与,技术路线的演化、车型的更新迭代都是由消费者说了算。

设定一个标准是借助“油井-车轮”(WTW)效率理念。提出“STS”即solar to service。即太阳能转换为服务人们生产生活的有用功。STS的包含了多个维度的评价,选择最重要的5个:整体系统太阳能转换效率、整体系统太阳能利用总量,单位能源(千瓦时)成本,单位能源利用装置成本,被服务用户感受。

利用两个工程算法优化。这两个工程算法是自动控制原理中的:PID调节和(遗传算法/最短路径/旅行售货员问题)。

PID调节的应用:粗糙数学建模,连续输入输出的系统中。而(遗传算法/最短路径/旅行售货员问题)多是利用在迭代优化,离散系统。

为了简化篇幅,将系统简化。新能源电动车只关注单位能源(千瓦时)成本,单位能源装置成本和能源转换效率。

基于这两种工程算法下优化,需要很多实际的工程参数。而这些工程实例数据很难收集。本文中的优化得到的结果不一定正确。

只是想通过科技树的选择,是有科学可行的方法。

采用(遗传算法/最短路径/旅行售货员问题)归纳出来的多维矩阵数学方法去思考载人车辆的迭代。

约1770年,第一辆自行式蒸汽动力三轮车到今天普及的电动车,其迭代的可以划分为

第一代:外燃机式蒸汽机车,1770~1807年。

第二代:内燃机车,1807年开始。

第三代:电动车,1881年开始。

这三种技术是车辆科技树的三个分支,不同的分支有不同的技术演变路径。但这三种路径都遵循相同三个指标。单位动力来源(煤炭、石油天然气和电能)的经济性,能源转换效率和单位能源转换装置。

折算成今天的电动车就是:充电价格、电能转换效率和电动车价格。这是从遗传算法中找寻到适应景观/适应度函数,而电动车的遗传算法相比自然进化简单太多了。找到车辆迭代规律后,从多维景观直接转换为二维平面,类似地图上寻找最短路径。我们将太阳光作为输入条件,车辆输出地面摩檫力作为服务人的最优解。

在单位动力来源中,电力来源以千瓦时(度电)来计算,太阳光发电转换成电能效率在20~25%,度电成本在0.1~0.65元。而电动车充电价格还要考虑充电功率、场景。电动机对电能的转换效率普遍在90%以上。

毫无疑问,纯电动车在光伏发电直充、车载大电池这个技术路线是最优的。

在太阳光转换所有方式中,效率叠加成本的最优路径是光伏,效率范围25~40%,电动机是电能转换为摩檫力的最好路径效率高达90~97%。

可见最优技术路径的头尾都已经确定了,没有中间环节就是最优路径。

而储能补能(充电、加油)才是迫切需要解决的问题。

现在还没有人知道,什么才是最优的储能补能技术路径。但是,可以知道储能补能最优路径的竞争对手。储能竞争对象是光伏,就是太阳光。如果第二天有了太阳照射,就不需要储能。补能竞争对手是燃油车的加油,如果新能源车的补能方式没有比不上去加油站那样便利,就会被适应度函数淘汰掉。

如此思考,让车辆前进的摩檫力来自电动机,电动机必须要电能。

电能的来源只有三种发电机、光伏和电化学电池。电化学电池只有增大车载电池,光伏则是死路一条不可能存储光。

也就是发电机是唯一一条路,发电机前一级是机械能。机械能的前一级可以是水力、风力、蒸汽轮机、内燃机和电动机。此5种技术路径中,每一种都是有可能的。

然后,我们代入实际生产的车辆中,靠机械能充电有没有可能?以100KW的发电机作为给车载电池充电,续航500公里电动车电池约75度。考虑充电不是均匀的充满也要约1小时左右。如此,内燃机才是5个路径中,可以在补能竞争中胜出的唯一路径。

回到具体的新能源汽车技术迭代中。光伏发电+电池+内燃机+发电机组合的技术路线为混动车。这是可以用数学函数建立具体确定的数学模型的系统。但很多时候模型的参数是变动,作为一个演化的技术线路过程数学模型,则需要用到自动控制原理中PID调节。

在没有建立确定的函数时,也可以通过调节PID三个系统作为优化系统的措施。在确定的车辆中电池容量大小、发电机功率是比例因子,值越大系统效率输出越好,但能源装置成本增加,所以需要在比例找到一个确定的值。(不同的技术成熟程度,这个数值是不同的,按当前这个最优值:发电功率>平均功率,电池续航里程>90%出行需求。)

每个层级的效率系统,也是一个比例因子,需要减少层级。比如电能直接电解二氧化碳、水合成甲醇是最优方式。发电电动机的分时复用减少了一个层级,让装置成本减少。

而充电时间对系统效率来说是积分因子,增程发电时机则会减少系统效率。

这些工程优化实际上是很繁琐的,并且消费者的需求多样化。

为什么不把车辆的这些参数交给消费者?

比如我们设计一辆增程混动车,15Kwe的发电电动机功率+200公里纯电续航。在此基础上消费者可以自主地选择纯电续航200~500公里,选择要不要燃油内燃机。

也就是说,这样一款产品,可以满足纯电动车的客户需求,也能满足作为增程汽车使用的客户需求。作为纯电动车,可以应急租用燃油内燃机增程发电。作为增程车90%出行需求使用了廉价的光伏电力。