钜大LARGE | 点击量：587次 | 2022年11月03日
边开车边换电池新能源创意果然厉害
把电池放在车顶，行驶中无需停车即可更换电池，续航能力“一日千里”；利用太阳能制冷加热，让汽车告别酷暑寒冬……这些听上去像科幻片里的场景，出自一群大学生的科学创想。
近日举行的东风汽车杯第十一届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛决赛上，年轻创客们聚焦新能源汽车，为未来汽车设计创意出行方案。天津大学团队设计的“千里电车——应用于车顶快换电池的电动汽车高续航技术”获得大赛特等奖、“出行无忧——基于光伏发电与半导体技术相结合的汽车车窗自动恒温系统”获得一等奖。
充电问题一直是制约电动汽车发展的关键性问题之一。目前电动汽车难以取代传统汽车，还是因为绕不开充电的烦恼：充电时间长、续航里程不长、充电不便……
天津大学力学专业本科生苗轩博和同学们脑洞大开，把电动汽车的电池移到车顶，经过换电站的时候，通过可控锁紧、轨道配合、云台移动等机械机构，实现行驶中快速且无感地完成电池安装与拆卸。也就是说，“用户不需要停车，在行驶中即可更换电池实现续航增程”。
他们的设想吸引了来自计算机、工业设计、机械等各个专业的同学一同参与，激起了许多创意火花。他们设想，可利用夜间时段等用电低谷时间为电池充电，错峰用电降低能耗；此外，他们还综合考虑了光伏、风电等可再生能源电力为电池充电的可能性。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
“传统电动汽车未妥善回收的电池会造成二次环境污染，现在传统的电桩充电方式对电网的硬要求也进一步限制了电动汽车的广泛应用。”团队指导教师之一、天津大学教授赵军认为，这项设计抓住了电动汽车存在的充电慢和续航里程短的痛点。
众多车企也在研究各类更换电池的方案。“北汽集团提出了在电车后备箱换电池的方案，蔚来汽车提出了在电车底盘位置进行替换。但是目前各类手段仍然存在换电设施建设成本高、效率低等问题，不能有效满足市场需求。”赵军说，“千里电车”方案中设计的换电站可直接架设于公路之上，也可铺设匝道架设，有利于用地紧缺的大城市建设投产。
目前该设计团队已经搭建出项目的模型，并完成测试。大赛评委组认为，根据大学生们的方案，在汽车顶部行李架进行换电设计，不需要大幅度改变车体架构，大车能用，小车也能用，具有目前市场上方案所不具备的高普适性。
“汽车车窗自动恒温系统”设计团队的同学关注到每一个司机的切身感受：夏日炎炎，停在室外的汽车暴晒之后温度急剧升高，座椅、方向盘滚烫；一到冬天，车窗容易积雪结霜，开空调除霜速度慢。
“我们专门进行了网上调研，结果显示超过八成的驾驶员对这个问题感到困扰，而且目前没有好的解决办法。”团队成员刘天野说，同学们讨论出一个全新的解决方案——用太阳能帮助汽车调节温度，于是产生了“车窗自动恒温系统”的设计方案。
这套装置主要采用太阳能供能，融合光伏发电与半导体技术有效调节车内温度，改善驾车舒适度，又能实现节能减排的目的。
团队指导教师之一、天津大学朱强老师介绍，这套系统共分为三部分，最上方是光伏板，用于吸收太阳能为半导体供电。在夏季，由于半导体的热电效应，蓄电后靠近车窗的装置将发挥功效制冷降温。为了使冷量分布均匀，设计团队还研发了与车窗贴合的槽型铜板，内侧覆盖隔热涂层，以减少冷量的流失。而到了冬季，装置中的半导体将由车载电源给电。当单片机检测到气温过低时会自动将半导体正负极反接，这样一来，靠近车窗的一端就变成了热端，为汽车融雪除霜。该系统装置采用全自动、无按键设计，通过传感器检测环境温度，自动判断开启制冷还是制热电路，实现傻瓜式操作。
“我们还有很多想法，比如将产品的材料、结构进行优化，使装置更轻更薄，实现手机互联网移动控制等。”刘天野说，希望自己的创意给未来出行带来改变。
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