深度剖析:電動汽車加速能秒殺百萬超跑的原因

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閒言少敍:

扭矩決定起步加速爆發力功率扭矩爆發力的持續性這是對功率扭矩最正確的解讀。

扭矩可以理解為發動機單次做功輸出的動力,燃油汽車要經過變速器進行放大或對車速進行放大;如果吧發動機做功比如成騎行車的話,大扭矩就是用力蹬腳踏板,蹬踏板的力量大車子就會瞬間竄出去。

功率可以理解為高標準爆發力的持續輸出能力,是每分鐘做功轉化的機械能的總和;瞬間爆發力強則起步會很迅猛,但是沒有足夠高的功率就會像是短跑選手,加速的後半段就會出現爆發力(加速效率)的下降。長跑選手則一般扭矩低(爆發力弱),但後半段的加速能力更強,舉這個例子是要説明三類發動機的特點。

柴油機*短跑選手汽油機*長跑選手電動機*全能選手柴油機的特點是偏向大扭矩的調校,通過壓燃技術和柴油本身的特點,實現低轉速即可爆發大扭矩;以2.0T排量為參考的話,平均值可以達到350N·m。但是柴油機的轉速限制很誇張,大部分柴油機到4000轉就算是極限了,2500轉左右就會出現扭矩的下降。

扭矩×轉速÷9549=功率,所以柴油機的特點就是爆發力強但是“跑着跑着就沒勁了”;一般2.0T的柴油越野車,起步加速會感覺很衝,但實際百公里加速都在15-20秒區間,能夠達到這個範圍內的柴油皮卡就算不錯了。這就是競速賽車不會使用柴油機的原因,這種發動機只適合不追求駕駛品質的商用車型。

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汽油機曾經的特點就是“長跑選手”,初段爆發力很弱,但是轉速可以拉昇到平均6500rpm;以自然吸氣技術為主的老式汽油機,即便扭矩只有200N·m,但是最大功率也可以超過100kw。而300N·m的柴油機可能只有80kw左右,所以2.0L-200N·m的汽油機也能夠實現接近10秒的破百。

後期汽油機也可以使用柴油機的高壓直噴和渦輪增壓技術,扭矩一步步的接近了柴油機;目前2.0T汽油機的平均值也有350N·m,功率可以達到170kw左右。所以加速性能越來越快,2.0T轎車達到6-8秒是不算誇張的, 突破10秒已經很輕鬆了;可是這仍舊是個比較低的極限,最起碼與電機相比可以這樣定義。

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F1方程式賽車的加速是非常誇張的,技術也非常非常高;有些燃油動力超級跑車也能夠達到3秒左右破百,可是普通代步車撇開製造成本不談,為什麼中高端選項也不會去追求極致的加速呢?

原因在於內燃機*(汽柴油機)的熱效率非常之低,汽油機高標準也不過是40%多一些;但是這個標準不是全轉速區間都能實現的,只是能幾百轉的很窄的範圍內維持最高值,低於或超過該轉速範圍就會大幅下降。所以內燃機的實際熱效率能達到平均30%就算不錯,也就是説燃燒產生的70%的熱能是要被浪費的,或者理解為七成的燃油是被直接浪費的;內燃機提升扭矩的基礎是大排量和渦輪增壓,可在增壓壓力達到極限之後,提升扭矩還是要依靠排量,排量越大噴油量越大,內燃機的高性能是強行耗油而實現的。

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「馬力全開·油箱旋渦」曾經是個笑料,但高性能車都是這樣;比如一些超跑以最高標準加速到極速之後,上百升的油箱也只能堅持十幾分鍾就會被耗盡,這個續航能力比CNG/LNG/EV都要差得多。

不過最重要的原因還是高性能會造成超高的耗油量,這不是一般代步車用户可以承受的;其次內燃機過高的轉速會有嚴重的磨損和超大的噪音,考慮發動機的使用壽命和車輛NVH也不宜使用過大排量的高轉速發動機。

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重點:電機具備三個特點。

效率高恆扭矩轉速高几乎沒有噪音電動與插電混動這兩類高性能車,使用的電機基本都是「永磁同步電機」;這種電機的效率可以超過90%,最高已經接近98%。也就是消耗等量的能量並轉化動力的過程中,電機損耗低至個位數(百分比),而內燃機則會達到70%左右。

電機比內燃機升了很多倍,用電機驅動車輛即便以大扭矩高轉速實現高性能,耗電量也沒有多誇張。同時電的價格遠低於汽油,按照非專用電錶的均價計算,每度電的成本就算是0.8元;1L=3kwh,普通高性能汽車按照30L/100km的油耗計算,耗電則為90kwh/100km——30L-95#汽油的成本超過210元,90kwh(度)電的成本是72元,這個標準只是相當於正常2.0T燃油汽車代步駕駛的百公里油耗成本,但卻能體驗越級的駕駛樂趣。用車成本足夠低的,這是電動和插電混動汽車敢於打造為高性能車的核心因素之一。

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其次則是電機動力曲線的優勢,不論汽柴油機的最大扭矩都不能在起步瞬間達到峯值,通過渦輪增壓器也要在平均1500轉左右才能達到峯值,初段的扭矩要低得多。但是電機起步瞬間就能達到最大扭矩,因為動力電池組起步瞬間即可給電機輸出最強電流,光速傳輸是沒有遲滯的,這與內燃機依靠提升轉速(負壓力)吸氣的線性提升扭矩有本質的區別。

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所以起步爆發力最強的是電機,而電機內部結構非常簡單,定子與轉子也不沒有物理接觸;也就是沒有摩擦的問題,沒有摩擦則沒有磨損、振動與噪音,綜合超高的效率則可以以非常高的轉速運行。

F1方程式賽車的轉速也不過是兩萬轉,代步電動汽車的轉速可以達到1.5萬轉,高效率的電機可以達到2萬轉;也就是説高性能電動或混動車裝備的電機——同樣作為發動機已經是賽車的標準,而代步汽車使用的內燃機與賽車用內燃機是天差地別的,與電動機相比當然也是天差地別了。

結語:電動機相比內燃機更適合汽車使用,包括火車、地鐵、輪船甚至潛艇都用電機驅動;內燃機只是因20世紀上半頁特殊的歷史因素而被強推上歷史舞台,燃油汽車的普及本就是個錯誤。其實電動汽車的普及要比燃油汽車更早,至今也有100多年的歷史了,如果不是因為戰爭的影響,現在可能不會有燃油汽車。

所以未來淘汰燃油汽車也是歷史的必然,不論從石油儲備還是碳排放的角度分析都不例外。

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編輯:天和Auto-小編

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