邊開(kāi)車(chē)邊換電池 新能源創(chuàng )意改變未來(lái)出行

　　把電池放在車(chē)頂，行駛中無(wú)需停車(chē)即可更換電池，續航能力“一日千里”；利用太陽(yáng)能制冷加熱，讓汽車(chē)告別酷暑寒冬……這些聽(tīng)上去像科幻片里的場(chǎng)景，出自一群大學(xué)生的科學(xué)創(chuàng )想。

　　近日舉行的東風(fēng)汽車(chē)杯第十一屆全國大學(xué)生節能減排社會(huì )實(shí)踐與科技競賽決賽上，年輕創(chuàng )客們聚焦新能源汽車(chē)，為未來(lái)汽車(chē)設計創(chuàng )意出行方案。天津大學(xué)團隊設計的“千里電車(chē)——應用于車(chē)頂快換電池的電動(dòng)汽車(chē)高續航技術(shù)”獲得大賽特等獎、“出行無(wú)憂(yōu)——基于光伏發(fā)電與半導體技術(shù)相結合的汽車(chē)車(chē)窗自動(dòng)恒溫系統”獲得一等獎。

　　充電問(wèn)題一直是制約電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵性問(wèn)題之一。目前電動(dòng)汽車(chē)難以取代傳統汽車(chē)，還是因為繞不開(kāi)充電的煩惱：充電時(shí)間長(cháng)、續航里程不長(cháng)、充電不便……

　　天津大學(xué)力學(xué)專(zhuān)業(yè)本科生苗軒博和同學(xué)們腦洞大開(kāi)，把電動(dòng)汽車(chē)的電池移到車(chē)頂，經(jīng)過(guò)換電站的時(shí)候，通過(guò)可控鎖緊、軌道配合、云臺移動(dòng)等機械機構，實(shí)現行駛中快速且無(wú)感地完成電池安裝與拆卸。也就是說(shuō)，“用戶(hù)不需要停車(chē)，在行駛中即可更換電池實(shí)現續航增程”。

　　他們的設想吸引了來(lái)自計算機、工業(yè)設計、機械等各個(gè)專(zhuān)業(yè)的同學(xué)一同參與，激起了許多創(chuàng )意火花。他們設想，可利用夜間時(shí)段等用電低谷時(shí)間為電池充電，錯峰用電降低能耗；此外，他們還綜合考慮了光伏、風(fēng)電等可再生能源電力為電池充電的可能性。

　　“傳統電動(dòng)汽車(chē)未妥善回收的電池會(huì )造成二次環(huán)境污染，現在傳統的電樁充電方式對電網(wǎng)的硬要求也進(jìn)一步限制了電動(dòng)汽車(chē)的廣泛應用。”團隊指導教師之一、天津大學(xué)教授趙軍認為，這項設計抓住了電動(dòng)汽車(chē)存在的充電慢和續航里程短的痛點(diǎn)。

　　眾多車(chē)企也在研究各類(lèi)更換電池的方案。“北汽集團提出了在電車(chē)后備箱換電池的方案，蔚來(lái)汽車(chē)提出了在電車(chē)底盤(pán)位置進(jìn)行替換。但是目前各類(lèi)手段仍然存在換電設施建設成本高、效率低等問(wèn)題，不能有效滿(mǎn)足市場(chǎng)需求。”趙軍說(shuō)，“千里電車(chē)”方案中設計的換電站可直接架設于公路之上，也可鋪設匝道架設，有利于用地緊缺的大城市建設投產(chǎn)。

　　目前該設計團隊已經(jīng)搭建出項目的模型，并完成測試。大賽評委組認為，根據大學(xué)生們的方案，在汽車(chē)頂部行李架進(jìn)行換電設計，不需要大幅度改變車(chē)體架構，大車(chē)能用，小車(chē)也能用 ，具有目前市場(chǎng)上方案所不具備的高普適性。

　　“汽車(chē)車(chē)窗自動(dòng)恒溫系統”設計團隊的同學(xué)關(guān)注到每一個(gè)司機的切身感受：夏日炎炎，停在室外的汽車(chē)暴曬之后溫度急劇升高，座椅、方向盤(pán)滾燙；一到冬天，車(chē)窗容易積雪結霜，開(kāi)空調除霜速度慢。

　　“我們專(zhuān)門(mén)進(jìn)行了網(wǎng)上調研，結果顯示超過(guò)八成的駕駛員對這個(gè)問(wèn)題感到困擾，而且目前沒(méi)有好的解決辦法。”團隊成員劉天野說(shuō)，同學(xué)們討論出一個(gè)全新的解決方案——用太陽(yáng)能幫助汽車(chē)調節溫度，于是產(chǎn)生了“車(chē)窗自動(dòng)恒溫系統”的設計方案。

　　這套裝置主要采用太陽(yáng)能供能，融合光伏發(fā)電與半導體技術(shù)有效調節車(chē)內溫度，改善駕車(chē)舒適度，又能實(shí)現節能減排的目的。

　　團隊指導教師之一、天津大學(xué)朱強老師介紹，這套系統共分為三部分，最上方是光伏板，用于吸收太陽(yáng)能為半導體供電。在夏季，由于半導體的熱電效應，蓄電后靠近車(chē)窗的裝置將發(fā)揮功效制冷降溫。為了使冷量分布均勻，設計團隊還研發(fā)了與車(chē)窗貼合的槽型銅板，內側覆蓋隔熱涂層，以減少冷量的流失。而到了冬季，裝置中的半導體將由車(chē)載電源給電。當單片機檢測到氣溫過(guò)低時(shí)會(huì )自動(dòng)將半導體正負極反接，這樣一來(lái)，靠近車(chē)窗的一端就變成了熱端，為汽車(chē)融雪除霜。該系統裝置采用全自動(dòng)、無(wú)按鍵設計，通過(guò)傳感器檢測環(huán)境溫度，自動(dòng)判斷開(kāi)啟制冷還是制熱電路，實(shí)現傻瓜式操作。

　　“我們還有很多想法，比如將產(chǎn)品的材料、結構進(jìn)行優(yōu)化，使裝置更輕更薄，實(shí)現手機互聯(lián)網(wǎng)移動(dòng)控制等。”劉天野說(shuō)，希望自己的創(chuàng )意給未來(lái)出行帶來(lái)改變。