都知道电动车高速费电,为什么不给配备变速箱?厂家是怎么想的?

根据乘联会最新零售数据统计显示,2020年狭义乘用车全年累计销量达1928.8万辆,同比下降6.8%。新能源狭义乘用车全年累计销量110.9万辆,同比增长9.8%。受疫情影响,在乘用车整体销量下滑的情况下,新能源汽车的销量还能保持增长,这不得不归功于特斯拉中国的贡献和各大城市严苛的燃油车限购政策。不过,我们也可以从中看出,购买新能源汽车的人依然是少数,平均每卖出20台乘用车,才会有一台新能源车,这还是在燃油车严苛的限购政策背景下。如若放开燃油车的限购政策,各大城市可以随便买、随便上牌,我估计购买电动车的人会更少。

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那么,为什么电动车如此不受欢迎呢?人们可能会有各种各样的理由:比如说太贵呀,充电不方便呀,不适合跑长途呀等等。但是我认为,其中最大的原因就是续航问题。事实上,一些标称续航可以达到700km的车型,实际跑起来能达到500km都算不错的。如果一台电动车在任何条件下都至少能跑1000km,那它销量肯定就上去了。

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前段时间,懂车帝团队也对目前的一些主流电动车进行了较为严谨的续航里程测试。实测结果表明,在北京的冬季,气温为-10℃以内的情况下,这些车型的实际续航里程都与标称的续航里程有着不小的差距。这还是在车况都比较新,电池的寿命还很长,电量还未有明显的衰减,以及60km/h左右最省电的巡航速度等比较好的条件下测得的。如果使用已经开了5年之后的旧车,并以120km/h的高速状态在东北零下几十度的情况下测试,续航里程再打一个对折都谢天谢地了。

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众所周知,电动车的续航里程受速度的影响很大。速度越快续航里程越少,这正好跟燃油车相反。那么为什么会出现这种现象呢?

先来解答第一个问题,为什么速度越快续航里程就越少?

其实这个很好理解,因为速度越快风阻就越大。根据空气阻力的公式:F=(1/2)C*ρ*S*V^2 计算。

式中:C为空气阻力系数;ρ为为空气密度;S物体迎风面积;V为物体与空气的相对运动速度。

由上式可知,正常情况下空气阻力的大小与空气阻力系数及迎风面积成正比,与速度平方成正比。

也就是说对于同一辆车,其他数据不变,速度由60km/h提升为120km/h,速度变成2倍,风阻直接变成4倍。而据某汽车工程师说,汽车的动力有80%都在克服风阻,20%提供速度。由此可见,风阻对汽车续航里程的影响有多大。

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再来解答第二个问题,为什么燃油车速度快反而续航里程更长?

相信我们大家都骑过变速自行车。如果我们在起步阶段,就需要把变速器调至低档位以节省体力;如果我们以很快的速度去骑,我们就要把变速器调至高档位以节省体力。如果速度特别快,我们还用低档位的话,那么我们必须要蹬特别快才行,所以就特别费力。久而久之,体温就会升高,然后出汗。这就体现了一个效率的问题。变速器可以提高我们在快速前进时候的能量转化效率。如果没有变速器,我们做的有用功是相同的,但是我们身体内的化学能大部分都转变成了热能,做得无用功变多了,因此就会觉得费力并出汗。

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而燃油车和我们的身体非常相似。我们知道,内燃机作为100年前的产物,它的工作效率很低,最高不会超过40%(高速巡航时),最低甚至能降到0(等红灯时)。如果燃油车保持高速前进,但没有变速箱的话,就跟我们骑自行车是一个道理,发动机的转速就会急剧上升,效率急剧下降,大部分的燃油都白白消耗掉变成了热能,这时就需要一个变速箱来改变齿比,调整发动机的转速在一个合理区间内,将效率保持在40%左右。虽然高速行驶风阻会变大,但还是抵不上增加的效率,因此会很省油。而燃油车在低速拥堵路段行驶时,虽然几乎没有风阻,但是发动机在大部分时间内都处于空转状态,因此效率特别低,特别费油。

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发动机

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变速箱

但是对于纯电动车,绝大多数都不配备变速箱。有人可能会问,为什么不给电动车也加一个变速箱,去提升它高速行驶时的效率呢?

其实,电动机作为一个新兴事物,它可比内燃机要先进多了。电动机在任何速度下行驶,它的效率都能够达到90%左右,因此它不需要配备变速箱。变速箱既不能有效地提高它的效率,还会增加无谓的成本和车重,得不偿失。因此,导致电动车续航差的原因根本不是什么没有变速箱,归根结底还是电池容量小,电池技术有待突破。

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电动机

我们就来算一下,一块电池充满电的能量和一箱油的能量究竟哪个大。我们就拿比亚迪汉EV作为代表。

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比亚迪汉EV官方给出的续航里程为605km,百公里耗电量为14kWh,1kWh=3600kJ因此可以得出电池充满电所储存的化学能为6.05×14kWh×3600=304920kJ。

对于一个70L的油箱来说,里面装满了汽油。汽油的热值为46000kJ/kg,密度为0.75kg/L。由此可以算出70L的汽油所含化学能为70×0.75×46000=2415000kJ。

我们用2415000÷304920=7.92,也就是说,一箱油的能量储备近乎是一块电池的8倍!所以我们就清楚了,即使电动机的效率绝大部分时间内都能达到90%,而内燃机的效率最高才40%,但是架不住一箱油比一块电池能量储备多得多,因此燃油车还是比电动车续航长。

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这就好比我一个月工资3000,我再怎么省着花也剩不下多少;你一个月工资24000,哪怕生活奢侈一些、浪费一些,也肯定比我剩的多。而且电池活性还会受到低温和寿命的影响,因此续航能力还会进一步降低。

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电池

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油箱

所以,答案也就出来了,电动车高速费电根本不是因为缺少变速箱,而是电池的能量储备太少了。想要解决这个问题说容易也容易,说难也难:只要电池技术取得突破,横空出世一种新型电池,电池容量成倍增加,续航里程自然就上去了。但问题就是技术突破在目前来看还是个难题,现在的车企只能通过不断增加电池容量来增加续航,这种做法会导致电池体积和重量增加,车重也随之水涨船高,始终是一种指标不治本的办法。无论如何,我们都应期盼电池技术能够取得突破,到那时电动车才会焕发出它应有的光彩。

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