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電動車低速省電還是高速省電

汽車 更新时间:2024-07-29 07:20:24

在很多車友的認知中,純電汽車高速行駛更費電,而低速行駛卻很省電?實際上這種邏輯并不準确。電機與内燃機的特性不同,内燃機在不同的轉速、負荷時效率差異非常巨大。而電機則不同,電機的高效區間非常寬泛,無論高轉速或低轉速運行電機的效率都很穩定。

電動車低速省電還是高速省電(為什麼都說電動車低速行駛省電而高速行駛費電)1

所以電車無論是低速行駛或高速行駛,電機均能保持高效運行,而非常值得注意的就是等效率≠等功耗,這個概念要搞清楚。電機可以在低轉速與高轉速以差異不大的效率去運行,所指的是效率穩定,而功耗方面則肯定不同,但可保持高效率運行對于電機而言依然是絕對的優勢。既然電機在高轉速區間下效率那麼高,為什麼電池電量卻消耗得那麼快呢?

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我們通常會拿電動車與燃油車做比較,因為燃油車在市區擁堵狀态下偏低速行駛時的油耗很高,而跑高架橋、高速公路時油耗卻降低了不少。所以呢就産生了燃油車高速很省油、低速費油,而電動車則是高速費電、低速省電的說法。那麼為什麼燃油車高速行駛就省油,燃油車跑高速真的很省麼?而電動車為什麼跑高速時電量消耗那麼大?

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燃油車真的高速省油、低速費油?

内燃機效率挺有意思的(熱效率*燃燒效率*機械效率),負荷低了效率低、負荷高了效率還是低,所以隻有負荷處于偏中時才能達到理想狀态。對于自吸發動機來說大多數機型的高效區間分布在2000-2700轉,當然這個并不固定,也看廠家如何去定位。當然渦輪增壓發動機的高效區間轉速要提前些,這與平均有效壓力因素有關。

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所以内燃機在低速行駛時(1000-1500)效率很低,的确會造成偏高的油耗。但關鍵是汽車在擁堵的市内行駛時,走走停停、原地怠速過程太頻繁。燃油其實都損耗在這個階段了,原地怠速=無用功,一米沒跑、白白消耗汽油。其次頻繁的起步導緻高頻次的燃油加濃,油耗自然就上去了。實際上低速工況造成的高油耗有效率低的問題,但主要還是因為怠速、頻繁起步帶來的無用功。

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燃油車為什麼高速省油?道理很簡單,汽車跑高速時不用走走停停,大多數發動機保持在1800-2200轉之間處于較高效率區間,所以省油。但這種省油其實等同于一直跑,隻要不頻繁地停車、怠速,内燃機都挺省,即便是幾十年前的老機器跑高速也省。也就是說燃油車低速費油的本質并不在意發動機本身,而是頻繁的怠速、低速蠕行,因為内燃機需要怠速,而怠速就會消耗燃油。

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實際上燃油車最省油的路況是順暢狀态下的快速路而非高速公路,也就是說保持60-80千米時速勻速行駛比高速省油。高速公路保持100-120km行駛時雖然發動機效率要更高一些,但這個時速下的空氣阻力也是呈幾何式增長,所以燃油車跑高速其實并不是最省油的(隻是相對市内路況更省),而跑順暢的國道、高架、快速路才最省油。說到底燃油車最怕堵車。

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電動車低速行駛為什麼省電?

道理很簡單,因為電機沒有怠速,這一點與内燃機有着本質的不同。内燃機隻要啟動就必須保持怠速運轉,即便車子停着不動也需要不斷燒油(所以現在有了啟停)。但電機則不同,電機不踩動力踏闆電機不轉,所以電車在擁堵的路況上行駛時不會産生不必要的能量損耗。簡單點說就是行駛用電、停車時電量消耗降至最低狀态。

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另一方面就是電機的效率,如上圖所示現如今的高效電機峰值效率可達97%,高于90%的效率區間足夠寬泛達到90.3%,這已經接近于全域了。也就是說電機除了起步階段可能效率低于90%,其它車速下(轉速)的效率最低也在90%以上,所以電車在市區跑幾乎全程可以保持高效運行。電機能保持在高效區間,功耗自然低。

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純電汽車高速行駛為什麼費電?

可能有朋友會疑惑,既然電機可以全程保持高效運行,為什麼跑高速時還特費電呢?實際上這個問題與效率高低無關,而是與電池的能量密度息息相關,說到底跑高速拼的是能量儲備。現如今一塊上百公斤重的動力電池包所蘊含的能量遠不如一箱汽油所蘊含的能量多。所以用效率的高低并不能解釋這個問題。

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燃油車的油箱容積按升計算,比如40L、60L以及80L的油箱。而純電汽車的動力電池包容量一般按度(千瓦時)計算,如50度、80度甚至100度。很多朋友就容易産生1度電=1升油的誤解,實際上1度電所蘊含的能量遠比1升油要低。一塊50度電的電池包所蘊含的能量遠比50L的汽油要低,所以純電汽車跑高速費電的根本在于能量儲備的不足,而燃油的能量密度更大。

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50L汽油、50度電能量對比

1千克汽油=48兆焦耳

1度電=3.6兆焦耳

1L汽油=0.73千克

50L汽油=約37千克

50L汽油燃燒産生能量=37*48=1776兆焦耳

50度電=50*3.6=180兆焦耳

看到了麼?50L油箱與50千瓦時的動力電池包能量差異有多大?50L汽油燃燒所産生的1776兆焦耳相當于500度電,這僅僅是50L油箱加滿所蘊含的能量。當然内燃機的效率很低,咱們就取一個最低的平均值、可以按照30%效率計算(極端惡劣工況),傳動效率按照90%計算(雙離合、MT、液力鼓鎖止後AT)。

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轉換動能部分=1776*30%*90%=480兆焦耳

50L汽油扣除熱損耗、傳動損耗後所剩餘轉換動能部分(用于行駛)依然高達480兆焦耳=130度電。而電動車同樣要扣除電機損耗以及傳動損耗,如果效率都按照90%去進行計算,50度電池包用于實際行駛的能量等于50*90%*90%=40度電。所以50L燃油可提供用于行駛的動能是50度電池包的至少4倍以上(跑高速時發動機效率接近峰值,絕對不會低到30%)。

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這就是純電汽車高速電量消耗快的原因,根本原因在于目前動力電池包的能量密度還是不如一箱油多。并不是純電汽車不善于跑高速公路,如果配個200度電的電池包續航能力同樣超強(想當然)。所以看待電池包的續航能力千萬不要和油箱去做對比,比如拿50度電去比較50L汽油,因為能量密度差異是巨大的。所以電動車跑高速并不是費電,電機高轉速運行功耗高很正常,比拼的關鍵在于能量的儲備,能量儲備低、100%的效率也跑不了多遠,這時候就是硬碰硬的比拼。

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