新能源汽车高速续航评测,新能源汽车高速续航评测标准
为什么新能源跑高速续航里程急剧下降?
从能量守恒的角度来说,如果不考虑任何阻力的话,那么汽车匀速行驶,需要的能量为零。这是我们中学就学过的,牛顿第一运动定律。然而事实上,我们开车,是需要不断消耗燃油或者电量的,而这部分能量,除了浪费掉的以外,主要是用于对抗车辆行驶的阻力。
车辆匀速行驶时,阻力主要来源于两方面,一个是滚阻,一个是风阻。滚阻可以这样理解:轮胎向前时,接地面受力形变,对车辆产生一个阻力,而轮胎离地时,又会产生一个向后的弹力,阻力和弹力之间的差,就是滚动阻力,因为这一过程中,能量是有损耗的,就好像篮球落地后弹起,不可能高于起始的下落高度是一个道理。
其实滚动阻力和轮胎材质、角度、接底面积、路面材质等诸多因素有关,在乘用车的日常行驶速度区间,滚阻会随速度升高而减小,不过变化不明显。对比40Km每小时和120Km每小时之间,滚动阻力只降低了2—5牛,几乎可以忽略不计。
另外一个是风阻,风阻和风阻系数(和形状有关)、迎风面积(和大小有关)、空气密度,以及车速有关。公式是这样的:
也就是说,车辆所受的空气阻力和迎风面积、风阻系数以及空气密度成正比,和车速的平方成正比。注意,是速度的平方,所以速度提升,所受到的空气阻力,也就是风阻,呈指数级增长。这就是新能源车高速时,续航急剧下降的第一个重要原因。
为什么新能源跑高速续航里程急剧下降?主要是因为目前的大部分新能源车(纯电)是没有变速箱的,也就是说速度越高,电机的转速越高,跑高速时电机转速普遍1万转以上,其电耗可想而知。当然,也不是所有电动车都没有变速箱,比如保时捷Taycan就是有变速箱的。
高速行驶高能耗(油耗或电耗)的原因,高中物理已经讲得很清楚了。能耗量对应的是做功量,做功量等于路程与牵引力的乘积,车辆高速行驶的时候,内耗与地面摩檫力可以忽略不计,牵引力约等于空气阻力,而空气阻力与车速的平方成正比。也就是说,相同的路程,车速200的能耗是车速100能耗的4倍。
纯电动车跑高速,续航里程下降很快,为什么?
新能源车是当下的热门,尤其是纯电动车。在政策的鼓励下,纯电动车在设计、安全、续航里程等方面都有了长足的发展。但这也仅是相对而言,即便如今的纯电动车的续航里程可以突破500公里,但是人们的续航焦虑依旧没有得到根本性的缓解,主要原因还在于纯电动车在补能和真实续航方面的问题。今天我们不聊补能,单说续航问题。
很多电动车用户都可能遇到过这样一个问题,平时在市区上下班代步的用户,充满电的情况下,可能一个星期都不用充电;但是,电动车一上高速就怂了。比如特斯拉Model 3后轮驱动版,官方宣称续航里程556公里,平时在市区开,一般打个8折,跑450公里左右不在话下;但是一旦上了高速,那就不行了,虽然不敢说是打对折,但想要跑到400公里是相当困难的,这是什么原因呢?
从电动车本身驱动结构上来讲,大多采用单速变速箱(减速器),电能从电池输送至电机之后驱动车辆行驶。为了保证市区行驶的加速性以及续航表现,单速变速箱的齿比设定比较偏向于城市驾驶,注定了高速驾驶电耗更高。当然这也不是不能解决,比如换上双速变速箱,可以兼顾低速、高速两种行驶状态,不过由于成本太高而限制了普及率。或许,未来这种双速变速箱会被普遍应用到纯电动车上。
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