都知道電動車高速費電,為什麼不給配備變速箱?廠家是怎麼想的?

根據乘聯會最新零售數據統計顯示,2020年狹義乘用車全年累計銷量達1928.8萬輛,同比下降6.8%。新能源狹義乘用車全年累計銷量110.9萬輛,同比增長9.8%。受疫情影響,在乘用車整體銷量下滑的情況下,新能源汽車的銷量還能保持增長,這不得不歸功於特斯拉中國的貢獻和各大城市嚴苛的燃油車限購政策。不過,我們也可以從中看出,購買新能源汽車的人依然是少數,平均每賣出20台乘用車,才會有一台新能源車,這還是在燃油車嚴苛的限購政策背景下。如若放開燃油車的限購政策,各大城市可以隨便買、隨便上牌,我估計購買電動車的人會更少。

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那麼,為什麼電動車如此不受歡迎呢?人們可能會有各種各樣的理由:比如説太貴呀,充電不方便呀,不適合跑長途呀等等。但是我認為,其中最大的原因就是續航問題。事實上,一些標稱續航可以達到700km的車型,實際跑起來能達到500km都算不錯的。如果一台電動車在任何條件下都至少能跑1000km,那它銷量肯定就上去了。

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前段時間,懂車帝團隊也對目前的一些主流電動車進行了較為嚴謹的續航里程測試。實測結果表明,在北京的冬季,氣温為-10℃以內的情況下,這些車型的實際續航里程都與標稱的續航里程有着不小的差距。這還是在車況都比較新,電池的壽命還很長,電量還未有明顯的衰減,以及60km/h左右最省電的巡航速度等比較好的條件下測得的。如果使用已經開了5年之後的舊車,並以120km/h的高速狀態在東北零下幾十度的情況下測試,續航里程再打一個對摺都謝天謝地了。

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眾所周知,電動車的續航里程受速度的影響很大。速度越快續航里程越少,這正好跟燃油車相反。那麼為什麼會出現這種現象呢?

先來解答第一個問題,為什麼速度越快續航里程就越少?

其實這個很好理解,因為速度越快風阻就越大。根據空氣阻力的公式:F=(1/2)C*ρ*S*V^2 計算。

式中:C為空氣阻力系數;ρ為為空氣密度;S物體迎風面積;V為物體與空氣的相對運動速度。

由上式可知,正常情況下空氣阻力的大小與空氣阻力系數及迎風面積成正比,與速度平方成正比。

也就是説對於同一輛車,其他數據不變,速度由60km/h提升為120km/h,速度變成2倍,風阻直接變成4倍。而據某汽車工程師説,汽車的動力有80%都在克服風阻,20%提供速度。由此可見,風阻對汽車續航里程的影響有多大。

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再來解答第二個問題,為什麼燃油車速度快反而續航里程更長?

相信我們大家都騎過變速自行車。如果我們在起步階段,就需要把變速器調至低檔位以節省體力;如果我們以很快的速度去騎,我們就要把變速器調至高檔位以節省體力。如果速度特別快,我們還用低檔位的話,那麼我們必須要蹬特別快才行,所以就特別費力。久而久之,體温就會升高,然後出汗。這就體現了一個效率的問題。變速器可以提高我們在快速前進時候的能量轉化效率。如果沒有變速器,我們做的有用功是相同的,但是我們身體內的化學能大部分都轉變成了熱能,做得無用功變多了,因此就會覺得費力並出汗。

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而燃油車和我們的身體非常相似。我們知道,內燃機作為100年前的產物,它的工作效率很低,最高不會超過40%(高速巡航時),最低甚至能降到0(等紅燈時)。如果燃油車保持高速前進,但沒有變速箱的話,就跟我們騎自行車是一個道理,發動機的轉速就會急劇上升,效率急劇下降,大部分的燃油都白白消耗掉變成了熱能,這時就需要一個變速箱來改變齒比,調整發動機的轉速在一個合理區間內,將效率保持在40%左右。雖然高速行駛風阻會變大,但還是抵不上增加的效率,因此會很省油。而燃油車在低速擁堵路段行駛時,雖然幾乎沒有風阻,但是發動機在大部分時間內都處於空轉狀態,因此效率特別低,特別費油。

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發動機

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變速箱

但是對於純電動車,絕大多數都不配備變速箱。有人可能會問,為什麼不給電動車也加一個變速箱,去提升它高速行駛時的效率呢?

其實,電動機作為一個新興事物,它可比內燃機要先進多了。電動機在任何速度下行駛,它的效率都能夠達到90%左右,因此它不需要配備變速箱。變速箱既不能有效地提高它的效率,還會增加無謂的成本和車重,得不償失。因此,導致電動車續航差的原因根本不是什麼沒有變速箱,歸根結底還是電池容量小,電池技術有待突破。

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電動機

我們就來算一下,一塊電池充滿電的能量和一箱油的能量究竟哪個大。我們就拿比亞迪漢EV作為代表。

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比亞迪漢EV官方給出的續航里程為605km,百公里耗電量為14kWh,1kWh=3600kJ因此可以得出電池充滿電所儲存的化學能為6.05×14kWh×3600=304920kJ。

對於一個70L的油箱來説,裏面裝滿了汽油。汽油的熱值為46000kJ/kg,密度為0.75kg/L。由此可以算出70L的汽油所含化學能為70×0.75×46000=2415000kJ。

我們用2415000÷304920=7.92,也就是説,一箱油的能量儲備近乎是一塊電池的8倍!所以我們就清楚了,即使電動機的效率絕大部分時間內都能達到90%,而內燃機的效率最高才40%,但是架不住一箱油比一塊電池能量儲備多得多,因此燃油車還是比電動車續航長。

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這就好比我一個月工資3000,我再怎麼省着花也剩不下多少;你一個月工資24000,哪怕生活奢侈一些、浪費一些,也肯定比我剩的多。而且電池活性還會受到低温和壽命的影響,因此續航能力還會進一步降低。

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電池

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油箱

所以,答案也就出來了,電動車高速費電根本不是因為缺少變速箱,而是電池的能量儲備太少了。想要解決這個問題説容易也容易,説難也難:只要電池技術取得突破,橫空出世一種新型電池,電池容量成倍增加,續航里程自然就上去了。但問題就是技術突破在目前來看還是個難題,現在的車企只能通過不斷增加電池容量來增加續航,這種做法會導致電池體積和重量增加,車重也隨之水漲船高,始終是一種指標不治本的辦法。無論如何,我們都應期盼電池技術能夠取得突破,到那時電動車才會煥發出它應有的光彩。

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