燃油车为什么势必被新能源车取代?抛开石油短缺,国家政策支持,国家能源安全,电力可再生等角度不谈,就从燃油车跟新能源车利用能源的底层逻辑出发,新能源车势必取代燃油车。
很多人不知道的是,现在号称时尚潮流的新能源出生的比燃油车还早。早在1834年,美国人托马斯·达文波特就制造了第一台电动汽车,使用的的是干电池不可充电,由直流电机驱动。由于电池不可充电,这好像一次性用品,实用性较差。
到了1881年,法国古斯塔夫·特鲁夫制造了第一辆可充电的电动汽车,利用可充电的铅酸电池提供电力,使用直流电机驱动,算得上现代电动汽车的鼻祖。而世界是第一台燃油车,是德国工程师卡尔·本茨(Karl Benz)在1885年发明的。利用一台二冲程试验性发动机驱动,最大0.9马力,是燃油车的鼻祖。
可见,电动车发明的比燃油车早,但是没有成为主流。主要原因,就是当时提供动力源的电池技术不给力。而为发动机的提供能量来源的汽油,却相当给力。
一升汽油大约0.73kg,完全燃烧放出热量为31441.1KJ。一度电释放的能量是3600KJ,所以一升汽油完全燃烧放出的热量相当于约8.7度电。凭借着八倍的能量密度,且有稳定的来源,汽油才能帮助发动机取代电动车与电池的组合,制霸汽车市场百年。
不过,汽油虽然能量密度高,但是架不住燃油车工作时太费能量。
同样是100%能量,新能源车利用率高达87~91%,而燃油车利用率仅有16~25%。为什么燃油车这么浪费,就是因为技术落后,难以克服,想不浪费都难,主要体现在这几点。
第一,发动机本身的热效率较低,电动机效率却极高。
衡量发动机技术是否先进,可以看看发动机最高热效率。已知量产发动机热效率最高的是比亚迪1.5L插混专用发动机,热效率43%。绝大多数发动机热效率在35~41%之间。假设一台发动机热效率41%,那么一滴汽油释放的能量,59%被浪费掉了。
浪费的能量哪去了?不完全燃烧损失一些,发动机冷却损失一些,排气损失一些,泵气损失一些,机械运转阻力损失一些,能留下一些已经很不容易了。
而这,还不是最终的有效热效率。因为发动机热效率指的是最高热效率,只在某个转速点实现。正常开车时,是很难达到最高热效率的,能实现70~80%才是常态。所以,哪怕是41%热效率的发动机,正常使用仅用利用30-35%的能量。技术差些的,可能只有30%左右了。
作为对比,电动机对能量的利用效率却极高,技术落后的圆线电机,平均效率高达91.37%,先进些的扁线电机平均效率达到了92.49%。有的高温超导发电机/电动机的效率可以达到99.5%。
第二,燃油车动力传导到车轮能量损失大,新能源损失少。
燃油车上,发动机得动力想要传递到车轮需要经过变速箱。动力经过变速箱传递后,能量被进一步浪费。因为变速箱作为机械结构,本身存在动力损失。手动变速箱传动效率最高,也仅有93~97%。AT手自一体变速箱传动效率仅有83~87%,CVT无极变速箱仅有78%。
而新能源车,使用单速变速箱,减少齿轮间的机械损失,离合器结合动力损失,变速箱油阻力损失,结构紧凑,传动效率比手动变速箱更高,能量利用效率也更高。
第三,燃油车无法高效回收多余的能量,新能源车却能完美回收。
燃油车刹车时,能量被刹车片转换成热量白白浪费掉,消失在空中。所以开车想要省油,学会预判,少刹车是最好的办法,可以利用滑行,把惯性能量利用起来,减少能量损失。但是,很多人未必做得到,开起来一脚油门一脚刹车,能量就被白白浪费掉了。
而新能源车,针对这部分能量做了动力回收系统。松开油门减速时不需要踩刹车,利用电机反转来发电,既能刹车,又把能量回收。
第四,燃油车无法精准控制能量输出,新能源却能完美控制。
燃油车上面的发动机动力输出滞后,踩下油门发动机需要根据气门开度反馈,再多喷油提升转速输出动力。这其间,存在1-3秒的滞后。在起步,超车,提速,停车各种工况下,动力不跟脚,难以精确控制动力输出,对于地动力被一脚刹车浪费了。
新能源车上面的电机,动力随时响应不存在滞后性,动力跟脚更好控制,动力输出更加精准,能量浪费的更少。
同样一度电的能量,新能源车可以跑7km,燃油车跑不到1km。哪怕再鼓吹燃油车的好,当你坐在新能源车内,看着电耗表,还是逃不过真像定律。
页面更新:2024-04-23
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