《“铺满”全车表面 苹果研发太阳能汽车技术》

  • 来源专题:中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者: guokm
  • 发布时间:2020-03-30
  • 充电确实是一个让电动车主头疼的问题,要么找不着合适的充电桩,要么电动车充电时间太长。如果是在一段较长的旅途中遇到“电荒”,岂不是更让车主绝望。

    针对这种情形,苹果公司就在研究如何利用太阳能给电动车充电,甚至还想把这种技术延伸应用到苹果手表和iPhone等设备上。就在本周,美国专利和商标局就向苹果授予了这项太阳能充电专利。

    其实,“太阳能汽车”并不是什么新鲜概念,在车顶新增一块太阳能电池板似乎也没什么稀奇,像全新现代索纳塔混动版的车顶就搭载着太阳能电池板。然而在苹果的构想中,他们要将太阳能面板“铺满”车辆的整个外表面,甚至连汽车玻璃上都覆有太阳能面板。这也表明,苹果预想中的太阳能面板可能是透明的或透光性极佳。

    一般来说,光伏电池的特性都是质地较硬的,可苹果却不这么想。据专利文件显示,苹果仍希望在柔性材料的基础上开发薄膜光伏电池,薄膜的厚度控制在1-10微米。目前,苹果正在考虑的材料类型包括织物、聚合物、皮革等。苹果还认为,开发太阳能面板的柔性材料也可以被整合到头戴式耳机或其他电子设备的外壳上,比如手表、手机等。

    苹果每隔一段时间就会申请大量专利,比如无线充电技术、可提醒道路险情的车灯系统、智能座椅安全带和各类自动驾驶技术相关的专利等。尽管这些创新的理念并不一定就会应用在未来的产品或服务上,但这类专利文件的存在表明公司对高新技术有着浓厚的兴趣。

    长久以来,“苹果汽车”的传言一直在流传,外界始终认为苹果正在研发一款新的汽车,甚至有人认为苹果汽车或将在不远的将来面世。暂且不论苹果汽车能否来到我们身边,但苹果“野心勃勃”的汽车计划拥有巨大价值,它向世人展示了一种未来汽车的全新设计构想。

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    • 摘要:李克强总理参观丰田氢电混合电动车的新闻在业内外再次引发了对锂电池电动汽车技术路线和氢燃料电池技术路线的讨论。 李克强总理参观丰田氢电混合电动车的新闻在业内外再次引发了对锂电池电动汽车技术路线和氢燃料电池技术路线的讨论。一些这几年在电动汽车领域的权威人士也坐不住了,讲了一些看法。无非就是锂电池电动汽车符合中国国情,氢燃料电池汽车研发难度大,氢的储存运输基础设施不完备,不少研发单位中途失败了。这样的一些说教其实在中国,在其他领域也常常听到。无非就是知难而退呗。 丰田汽车选择氢动力电池电动汽车,从1992年就开始了,已经经过了20多年不懈的努力,其中的波折困难可想而知,所不同的是他们坚持下来了。这使我想到过去我常常想到的另一件事情,就是能源领域的LNG液化天然气。 这种技术首先要把气态的天然气通过多级深冷到零下162度以下,变成液体,然后通过储存运送到需要的地方。运输和储存及深冷液化天然气所需要的装备和安全保障何其困难,可想而知。 就拿现在大家熟悉的LNG运输船来讲,研发这样一种可以运输LNG的船舶被认为是造船工业皇冠上的明珠。需要解决能够适应超冷低温的材料,储罐的材料也同样如此。这样一大堆复杂的技术问题和基础设施建设需要,如果摆在我们决策人员面前能下这样的决心吗?一定会有人说,搞LNG基础设施不完备,研发难度大,投入大。甚至会有专家出来说,把气体的天然气变成液态,再变成气态。这成本得有多高?搞这样的技术路线不是脱裤子放屁吗?这样的难题放在中国专家的论证会上可以说百分之百会被枪毙。 但是居然也是日本人坚持了下来,把天然气的LNG使用形态变成了一个巨大的产业,现在和管道天然气一样,成为天然气使用的一种重要方式,而且还在迅速发展。这可能就是中国专家和日本专家思维和行动方式的不同,一个知难而退,一个知难而进。 这不是只是在燃料电池领域,在其他重要科技成就领域都是如此。从胶卷到数码相机,从显像管到液晶电视都听到过类似的话。重大创新研发投入大,能知难而进要有很大勇气。例如近几年治疗癌症的PD-1药在国内打一针要5万元人民币,到香港买也要3万元一支,在美国也不便宜,要1万美元一针。 乍听吓人一跳,这不是暴利吗?但是,细想想从P D-1抗体被科学家发现到现在能应用于临床应用,经过了二三十年的研发,中途夭折,费用打了水漂的不在少数。能够坚持下来,知难而进,且有资金实力,扛得起失败的研究机构和企业何其难得?这就是风险投资,因此一旦成功能够用于临床应用价格高昂,把过去的投入捞回来也就不难理解了。 现在在医疗领域的新药,包括医疗器械,例如现在大家已经熟悉的B超、CT、PET-CT、核磁共振有哪一个是中国研发的呢?一个都没有!这和我们的专家容易知难而退有很大的关系,这一点我们要承认不如日本人执着,牛皮糖似的钻劲。 最近由美国制裁中兴通讯引发的对芯片产业的关注也是一个例子。集成电路的进步得益于光刻机的技术进步,传统的干式光刻机已经走到了极限,一位科学家从水的浸润受到启发,提出浸润式光刻机的设想,但是有的企业知难而退,锲而不舍的企业终于搞出了纳米级芯片。其实中国从文革时期就开始抓“大棒子”(拉单晶硅棒),起步早于台积电、三星,结果被他们后来居上。只有耐得住寂寞,知难而进的才能有大成果,大回报。在科研创新上总想走捷径,少付出,只能有小成果,小回报。由燃料电池引发的讨论,难道不值得我们深思吗?
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    • 编译者:郭楷模
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    • 为保持行业竞争力并在汽车电动化浪潮中占据主动,寻求差异化路线如今已经成为汽车制造商造车的主要方向,由太阳能电池板驱动或融合了太阳能发电技术的“太阳能汽车”因此异军突起。 全球范围内,部分汽车制造商、技术初创公司都在研发和制造不同模型的太阳能电动汽车,但受到造价成本、发电能力等多方面因素影响,太阳能汽车距离商业化落地,似乎还有很长的路要走。 全球掀起研发浪潮 油价网指出,随着燃油车逐步退出历史舞台,加之消费者对新能源汽车热情高涨,多国尝试解锁“太阳能赋能汽车”技术,以求在汽车电动化进程中占据有利地位。 我国于2022年推出一款名为“天津号”的纯太阳能汽车,可以实现高达50%以上的光电转换效率。“天津号”的太阳能组件面积达8.1平方米,在阳光充足的天气条件下,续航里程可达79.2公里,日均发电量7.6千瓦时。车身采用铝合金和碳纤维材质,整车重量只有1.2吨。 今年8月,美国GoSun公司推出一款电动汽车太阳能充电盒,其不仅能够在行驶过程中为电动汽车充电,还能在停车时展开,覆盖整个车顶和前后风挡玻璃,大幅提升充电效率。这款充电盒重约32公斤,高12.7厘米,自带200瓦太阳能电池板,总输出功率可提升至1200瓦。 GoSun公司计划2025年开始发货预装配好的充电盒,用户仅需20分钟即可完成安装,虽然无法替代高速充电桩,但是,在理想条件下,该充电盒每天能为电动汽车增加约50公里的续航里程,预售价为2999美元。 去年9月,瑞典车辆制造商斯堪尼亚公司推出了一款由太阳能驱动的混合动力卡车,车身覆盖了总面积达100平方米的太阳能电池板,白天利用阳光进行充电,晚间通过储能系统进行供电。 短期内难以量产 目前,荷兰光年技术初创公司正在努力推动全球首款太阳能汽车商业化量产。该公司于2022年声称,创造了世界上第一辆太阳能汽车——“光年零号”,已有消费者加入等候名单,预计起售价5.3万美元。 据了解,“光年零号”内置5平方米的高效太阳能电池板,每天可提供约70公里“免费”续航里程。在阳光充足的情况下,太阳能电池板可以让其总续航里程达到625公里。该车同时搭载60千瓦时电池组,可以在长距离行驶中扮演重要角色。 光年技术初创公司承诺,“光年零号”一次充电可行驶500英里,充电次数比传统电动汽车少3倍。而且,生产过程中使用环保材料,如植物皮革和回收瓶子等,这使得这款车整个生命周期排放量约为标准电动汽车的一半。 不过,受制于资金成本和技术障碍,“光年零号”短期内很难实现商业化量产。业内认为,造价成本昂贵、环境适应性较敏感、太阳能电池板效率和寿命等,都是阻碍太阳能汽车商业化落地的因素。 值得关注的是,去年,光年技术初创公司因为资金链问题濒临破产,目前考虑暂停“光年2号”生产工作。 商业化任重道远 目前来看,完全由太阳能驱动汽车的技术研发,整体进程较为缓慢且挑战重重,其中颇受追捧的车载集成光伏技术目前也处于起步阶段。 对大部分汽车制造商而言,他们普遍寻求将太阳能电池板作为纯电动汽车的附加组件,而不是作为独立的充电方式,从而利用太阳能提高电动汽车性能。随着太阳能电池板和电动汽车技术的不断进步,将会看到更多电动汽车车型配置太阳能充电选项。 日本丰田公司之前在混合动力汽车普锐斯上提供了一个额外的太阳能车顶,价格为600美元,不过没有引起广泛关注,因为消费者认为这个产品十分“鸡肋”。 韩国现代汽车则尝试将太阳能电池板集成到纯电池电动汽车中,从而最大程度延长行驶里程。同时,还在其新款索纳塔混合动力汽车上安装太阳能车顶。现代汽车表示,增加太阳能电池板可以通过太阳能提供30%至60%的电池电量,这可以帮助电动汽车获得更长续航里程。 全球范围内,太阳能汽车从研发到商业落地,仍然有很长路要走。一方面,汽车整体空间较为有限,这给太阳能电池板的尺寸和重量提出了严苛要求;另一方面,驾驶过程中的用能需求非常高,这对太阳能电池板的转换效率和成本提出了更高要求。 考虑到一块太阳能电池板和一辆普通汽车的尺寸、面积、体积、形状等因素,如何铺设、在哪里铺设都是问题,不管是在车顶还是引擎盖铺设太阳能电池板,都需要利用尽可能多的空间来产生能量,其中一部分能量为汽车提供动力,其余能量则存储于汽车的电池中。 南澳大学工业与应用数学副教授彼得·普德尼表示:“在汽车上使用的太阳能电池板,势必要与屋顶太阳能电池板有较大区别,因为汽车可用空间十分有限,而且还要求更高的转换效率。”