纯电汽车做不到保持140km持续行驶的原因是这样的

文摘   2024-11-04 12:03   广东  

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实际上在网络上总能看到这类关于燃油车高速巡航能力更强的话题。不过此类话题往往比较局限,更有先入为主的感觉。其次就是电车高速状态再提速的表现往往没有低速时那么好?

这两个问题可以分开来回答,电车高速续航能力为什么比不上油车?原因很简单,高速续航完美掩饰了内燃机的缺点,而放大了电车的缺点。电机高效,但受制于动力电池包的能量限度。内燃机跑高速巡航的效率远比市内行驶要高很多。

油车为什么油耗普遍偏高

看很多厂家的产品宣讲,似乎都很省油。但日常使用却发现实际油耗与理论油耗完全是不同的,翻倍甚至更多。问题就在于内燃机的效率会随着工况的改变而改变。当内燃机在测试理想条件下,它的热效率能飙过40%以上。
这时是不是就很省油?是的,如果都保持理想条件下、都会很省油。如上图所示某内燃机效率可以在15%-37%之间变化,如果处于拥堵的市区、那么效率超低,那么油耗就会大幅度增加。大伙用车是不是以市内路况为主?所以市内路况把内燃机的劣势展现的淋漓尽致。

而高速路况,内燃机的负荷、转速达到理想状态,可以保持很高的效率输出。在这种条件下,内燃机的油耗大幅度下降接近甚至低于厂家提供的参考油耗。比如笔者的3.7L 轿车市内油耗14-16L,但高速(110-120km)油耗仅为7L-9L。所以高速巡航掩盖了内燃机的劣势。当然话不绝对,排量越大、动力越强的内燃机高速续航越省油。

高速行驶为何会暴露出电车的短板

电车之强源于电机的特性,高效率、高效区间范围足够宽。如某自主新能源汽车的电机峰值效率93%、90%以上效率范围宽达95%以上接近全域。这样一来在拥堵环境下低速行驶时,高效率优势立刻显现出来。此时油车平均效率30%平均,电机效率90%以上。

这样就能很好的掩饰电池能量密度低、重量大的缺点(结合内燃机效率后,50L油箱的能量=150度电)。所以市内行驶时电车以效率碾压弥补电池能量密度的短板实现很不错的续航能力。但高速行驶时,电机效率足够高而内燃机效率也不差,这时电池能量密度短板就出现了。

电车高速行驶中再提速效果为啥想对差一些?

从本质上看是因为电车没有变速箱所导致的原因。没错,配备变速箱对于电车而言不会显著增加其续航能力,但对于其高速状态下的提速能力有极大的促进。电机与内燃机不同,内燃机对转速有严重的依赖。提升转速的同时扭矩会放大,如此扭矩*转速=功率会放大。

决定提速的本质是输出功率(也可以理解为当前转速下的扭矩)。内燃机、电机在输出方面有相同点、也有不同。相同点在于高转速下、功率持续升高,扭矩都会降低。而不同点在于内燃机在低转速下扭矩孱弱,而电机则不同。电机不存在燃料燃烧的问题,它可以直接取得能量运转。

也就是说对于电机而言它可以0转输出峰值扭矩,但内燃机不行。如此导致电机车型在起步、低速时再提速都具备超强的实力,因为它的扭矩输出完全不依赖转速。但车辆高速行驶时功率主要用到了转速上,而并非扭矩。举一个简单的例子,同为300kw的电车与油车。

3000转内电车能输出250kw的功率,而油车只能输出120kw。而当两车同时输出300kw时,内燃机6000转、电机11000转。通过扭矩*功率/9550=功率的标准公式可知,此时电机的扭矩已经不如内燃机了。原理也很简单,因为没有多速比变速箱导致电车只能利用高转速去拉高车速。过高的转速吃掉了扭矩。

所以功率接近的油车、电车,起步、低速行驶时电车的扭矩可以比油车大很多,从而获得更高的输出功率、获得更好的提速。而在转速的后半段,输出功率的效果被电机那超高的转速“吃掉”,导致扭矩不足。如此一来高速行驶中提速就变得更加困难,这就是电车高速行驶中再提速疲软的原因。变速箱是主要问题,固定的传动比导致电车不能及时降挡去获得更大的扭矩。但油车在提速时则可以降到低档获得更好的扭矩放大效果,弥补高转速对扭矩的损耗。
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