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为什么燃油车跑高速很省油,电动车跑高速却很费电?

返回列表 来源: 发布日期: 2020.08.15

为什么燃油车跑高速很省油,电动车跑高速却很费电?

开燃油车的司机们,经常有这样的体会:经常在市区跑的车辆,对比去跑一趟高速回来,油耗会明显比平时要低一些;但电动车的司机们上了高速,就会担心电池的续航里程问题了,因为电动车在高速道路上电量下降的比市区道路上要快很多,这是什么原因造成这种现象呢?

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在开始说明这个问题之前,我们先来了解一下,高速公路的定义:

高速公路的来由:世界上第一条高速公路诞生于1932年的德国,当时德国试建了从科隆至波恩的双向4车道全立体交叉汽车专用公路,起名Autobahn,英译为Freeway或Motorway。至1939年二战前夕,德国总共建成了3000多公里的高速公司,以柏林为中心辐射到四周的高速公路网。使德国修建高速公路的经验在世界范围内得到传播和推广;在二战后,以美国为首的西方国家掀起高速公路建设热潮,高速公路的迅速普及也让美国有了丰富的汽车文化。

高速公路实质上是一种分流式的行车道路,让机动车和非机动车分开,所以在高速公路上,机动车可以更高效,更稳定的行驶,我国规定高速公路的最高限速为120公司每小时,所以除了遇到塞车或事故外,通常情况下大家都可以在高速公司上以120Km/h的这个车速稳定行驶。

燃油车高速省油原因一:燃油车跑高速省油,因为发动机能够长时间运行在经济区间。

高速公路是一种很适合机动车高效运行的专用行驶道路;我们可以简单想象一下,如果机动车在城市道路中行驶会不断碰到拥堵,交通灯等情况,需要频繁的启动与刹车,但是跑高速就不会有在市区里开车的这程情况下,所以省油的情况就这么出现了,之所以会有这种高速公路比市区省油的情况,这个就要从内燃机的工作原理来分析了。

内燃机是通过对可燃混合物在气缸内燃烧后,把热能转化为活塞的机械能,这一转换过程的热效率平均在30%左右,转换效率高的内燃机可达40%以上,由于内燃机自身的输出特性,内燃机高效率输出的区间比较固定,大家都听过“2挡7200转干掉它”的梗,这就是为什么汽车上都有一个变速箱存在的原因了。

变速箱的作用就是要让发动机尽量保持在高效的运行区间,也可以在需要时让发动机进入高爆发力区间,比如2挡7200转,这就是在超车的时候用的一种暴力输出,此时,变速箱通过拉高发动机的转速,临时牺牲发动机的经济性来获得瞬时的爆发力,通常这个时间不会持续很长,不然会对发动机与变速箱都有损害。     TESLA 3.jpg

不过在高速公路上行驶,燃油车可以通过变速箱,使发动机处于更高效的运行环境,从而获得更好的经济性。通常在市区开车的过程中,经常会遇到“2挡7200转”的状况,这就很不利于燃油经济性了。

      所以,在燃油车的工况测试中,从上世纪90年代推出的NEDC(新欧洲标准循环)标准就重点选取了在市区工况的场景来测试,在欧洲、澳洲和我国均被采纳为评价车辆的排放和能耗的测试标准。

在NEDC的标准测试循环中,包含了2种场景总共5段路况测试:前4段测试用市区工况循环,包括汽车的怠速,启动,加速以及减速停车等几个阶段,最高车速为50km/h,平均车速为19km/h,另外加一个最高车速为120km/h,平均车速为62km/h的郊区工况循环;测试环境温度在20-30℃之间,空调需关闭。这一套完整的循环系统是模拟车辆在欧洲日常行驶的工况。从NEDC的模拟环境可以看出,在城市中行驶的情况占据了循环测试的80%,所以,燃油车在这种工况下测出的油耗和排放数据,自然会略高于经济时速的驾驶模式。

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电动车高速耗电原因:电动车跑高速耗电快,因为电耗量随着行驶阻力的增加而增加

我们来分析一下电动车和燃油车30%左右的发动机效率相比,电动机的效率能够高达93%左右;电动机也不存在燃油车所谓的经济转速的情况,所以在电动车的设计上,变速箱与转速表就可以省去不要了,就需要一个固定齿比的主减速器来驱动车轮动行即可。也就是说,电动车并不需要专门的高速公路,也可以实现高效的运行,也由于这样的先天条件,电动车可以在NEDC的测试中比燃油车要有更加优秀的续航能力。

但若是电动车开到了高速公路上,相比传统的燃油机动车而言,这也没有什么特别的优势了。由于汽车在高速行驶过程中,汽车的风阻会随着车速的增加而程几何级数的增加,为了克服风阻而需要汽车输出的功率也要迅速增加,这时,由于电机输出效率的稳定,电动车的电耗量也随着车速增加明显加速了,所以就造成了电动车开得越快就越耗电了。

下面为燃油车与电动车的能耗对比图:

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EV电动汽车ICE燃油车第一根曲线变化较大的曲线参照公式进行油耗和电耗转换,没有可比性,且燃油能耗要远大于电

       我们来算一下一辆汽油车和一辆电动车所能携带的能量大小,如比一辆汽油车的油箱为60L,汽油密度0.72 g/cm3,换算出来的汽油质量约为42kg;1kg的汽油能量约12.7kWh,换算成能量是533度,由于燃油车的热效率大约在30%左右,这样折算下来大约是160度左右,在工信部的测试条件下,综合油耗约在7.5L/100km,换算成续航里程大约是800km。

        我们来计算一下电动车,电动车和燃油车都是四个轮子和两排座,但二者内在的工作原理和工作形式都是不相同,我们以电动车最高能量密度为180Wh/kg的电池组来计算,电池包总质量360kg,能量为65kWh,这样和燃油车比,电动车携带的能量就低,由于电动车的运行效率高,工作效率高达93%左右,转化成可以够驱动车辆的电量大约在60左右。在NEDC测试条件下,电动车用这60左右的电能可以高效行驶约500km,这已经是电动车相当不错的表现了。

        影响电动车电量耗的原因有多种,电动车的风阻越大,电量消耗也就会越多;整车质量是直接关系到电量消耗,还有驾驶习惯也会影响到电量的消耗,启动加速的习惯会影响到电量消耗

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