不管是什么车,内燃机车、电动车,在高速上行驶时的能源消耗量都比较大。此时比较的不是谁更用电、用油,而是用谁的能量储备足够。简而言之,就是一箱油、三元锂电池。它们所含能量充足,谁不怕费用,实际上跑高速和电动和内燃机的能耗相差不大(电机略低)。
内燃机的特性很有趣,低负荷时,效率非常低,中段负荷时,效率最高,随着车速的提高,负荷也变高,那时发动机效率又开始下降。如下图所示,内燃机和电动汽车的能源消耗量的比较图,两者有相似之处。但是,电动汽车负荷低、效率高、能耗低。因此,市内的车和推荐电车变多了。
内燃机负荷低,效率有硬伤。混合动力系统实际上使用了互补方式。另外一方面,负荷逐渐上升,与地图上高速公路相对应时,内燃机的效率逐渐降低,面临风阻的大幅提高,因此能量消耗量也同样大幅提高;电机比较好。本来电机的传递路径就很短,所以在效率方面有一定的优势。然而,能源消耗仍然大幅提高,但仍低于内燃机。
那么,电动汽车高速行驶不费电吗?其实,需要从与费用和省事不同的角度来看。重点是有多少,也就是说有多少能量储备。储备量大,完全不怕费用,储备量少,消费量低,也受不了损失!
既然关键是能量储备的大小,为什么有人说电动汽车在高速上行驶是短板?实际上能源不足。特斯拉100千瓦时的电池(百度的电),看起来电量足够,对吧?当然,价格确实不高。但是,100Kw时的电量转换的能量(热)只有50升汽油的几分之一。即使我们随便拿民用车做例子,他的油箱也能达到50升的容积,所以是汽车,续航距离很难成为问题。原因是一箱油燃烧的能量比一个动力电池组大得多。
汽油密度平均为0.74公斤/升,50升汽油的重量一般为37公斤,每公斤汽油隐含的热量为46万亿焦耳,37公斤汽油隐含的总能量为46万亿焦耳*37=1702。如果一次电(一千瓦小时)为3.60兆焦耳,百度电的三元锂动力电池组所含总热量为3.60兆焦耳*100=360兆焦耳。你现在知道差别了吗?无论是哪种内燃机汽车,其油箱都是50升左右的小油箱,而小油箱中储存的热量是被称为百度电的动力电池组能量的数倍,所以不怕损失。
我前面说过,每辆车的汽油、储存热量都达到1702兆焦耳,而现在电动车顶级100千瓦时的电池组不过360.0兆焦耳,所以一箱油的能量只有100千瓦时。因此,高速行驶、同样高损耗行驶、低能耗必然不会造成损失,电动车短板就在那里。虽然可以增加电池组,但大幅提高重量是不明智的。内燃机的平均效率为30%左右前半(热效率(机械效率)燃烧效率),但由于一箱油的能量储存量比一个动力电池过高,即使内燃机车的能量损失多。当然这是最原始的比较,不可否认现在特斯拉有很长的巡航能力,足够在高速公路上行驶的能力!