一、四個標(biāo)準(zhǔn)的定義
為了讓大家更好地理解這幾個標(biāo)準(zhǔn),需要先介紹下這幾個標(biāo)準(zhǔn)的定義。懂定義的也可以直接從第二部分開始看。
1.EPA:全稱是Environmental Protection Agency Federal Test Procedure,美國環(huán)保部1978年制定的標(biāo)準(zhǔn)[1]。測試?yán)锍?8.5公里(17.71英里),平均車速46.82km/h(29.08mph)[2][3],是四個標(biāo)準(zhǔn)中車速最高的。
EPA城市測試循環(huán)
EPA高速測試循環(huán)
2.NEDC:全稱是New European Driving Cycle,聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會(UNECE)1970年制定的標(biāo)準(zhǔn)。測試?yán)锍?0.9公里,平均車速33.6km/h[4]。中國在2021年前一直用NEDC作為燃油車、電動車的測試標(biāo)準(zhǔn)。
3.WLTP:全稱是Worldwide-harmonized Light-duty-vehicles Test Procedure,聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會(UNECE)2018年開始執(zhí)行,用于替換過時的NEDC標(biāo)準(zhǔn)。測試?yán)锍?3.25公里,平均車速46.5km/h[5],跟EPA的46.82km/h幾乎一樣。
4.CLTC:全稱是China Light-duty-vehicles Test Cycle,是中國工信部委托中汽研制定的標(biāo)準(zhǔn),2021年10月1日開始實施,用于替換歐洲NEDC標(biāo)準(zhǔn)。測試?yán)锍?4.48公里,平均車速28.96km/h,是四個標(biāo)準(zhǔn)中車速最低的。
我做了張圖,總結(jié)一下:
美國EPA標(biāo)準(zhǔn)是高速占比最大,最接近美國人一出門就上高速的真實使用環(huán)境的;
歐洲從NEDC切換至WLTP后,高速占比大大提升,平均車速與EPA幾乎一樣;
中國從NEDC切換至CLTC后,高速占比甚至比NEDC還低,平均速度29km/h其實是符合大部分中國司機每天在路上堵車的實際情況的。
二、影響電動車?yán)m(xù)航的因素
要想知道四個測試標(biāo)準(zhǔn)哪個最接近真實續(xù)航,我們首先要搞清楚影響電動車?yán)m(xù)航的因素。
1.電機效率:
大家都知道電機是把電能轉(zhuǎn)化成機械能的部件,通俗的講,就是把電池中的電能轉(zhuǎn)化為車輪的驅(qū)動力。但受實際情況所限,電機并不能把輸入的電能100%轉(zhuǎn)化為機械能。
目前的電機最高效率可達95%左右,這個效率的意思是給電機輸入100度電,電機可以向車輪輸出95度的驅(qū)動力。那么損失的5%電能去哪兒了呢?去了銅損(電阻發(fā)熱損耗)、鐵損(磁滯損耗和渦流損耗)、機械損耗(機械摩擦)。
但這個95%的電機效率,是指理想狀態(tài)下的最高效率,電動車的電機其實在大部分工作環(huán)境里都無法達到這個最佳狀態(tài)的。
以下是某臺電機的效率分布圖,只有在那塊深紅色的區(qū)域,才能達到94%的最高效率。可以看到影響電機效率的因素有扭矩、轉(zhuǎn)速。
如果我們不考慮電動車的爬坡、加減速,只考慮理想的勻速行駛,那么影響電機效率的因素就是速度。速度過高或高低,電機效率都會下降。
要想提高續(xù)航,最好把車速控制在電機最高效率區(qū)間。以我開了5萬公里電動車的經(jīng)驗來看,我那臺電動車如果行駛在60~80km/h附近,是最省電的。
2.風(fēng)阻:
汽車行駛時需要克服四種阻力:風(fēng)阻、輪胎滾阻、加速阻力、坡度阻力。我們接下來一一討論。
風(fēng)阻的公式是[6]:
從以上公式中可以看到,影響一臺車風(fēng)阻的因素中,空氣密度、風(fēng)阻系數(shù)、正面面積都是固定的常數(shù),只有車速是變量,而且風(fēng)阻跟車速的平方成正比!也就是說,車速增加一倍,風(fēng)阻直接變成四倍!
上圖是某臺車風(fēng)阻與車速的關(guān)系圖,可以看到速度從60km/h提升到120km/h,風(fēng)阻從50牛直接提高到了200牛!而且車速超過80km/h后,空氣阻力就超過其他阻力,成為第一大阻力來源。
如果想開電車省電,在高速上就只能在右側(cè)車道龜速行駛了。
3.輪胎滾阻:
輪胎滾動阻力主要受車速、胎壓、路面類型、輪胎配方的影響,如下圖所示:
針對以上四個滾阻影響因素,普通車主能做的就是:車速不要太快、適當(dāng)調(diào)高胎壓、選擇平整的道路行駛、選擇低滾阻輪胎(例如電動車專用的米其林PS EV)。
4.加速阻力:
汽車加速時,相比勻速行駛需要克服額外阻力,還好現(xiàn)在的電動車都有能量回收系統(tǒng),每當(dāng)司機松開油門或者踩剎車時,能量回收系統(tǒng)會讓電機反轉(zhuǎn)發(fā)電,將發(fā)出的電存儲在動力電池中。
但這并不意味著鼓勵司機頻繁加速、加速,因為能量回收系統(tǒng)并不能將電池輸出的能量100%回收,估計目前的回收效率在50%~70%,所以為了省電,建議還是保持在80km/h左右勻速行駛。
回收的能量可以占到總能耗的34%(數(shù)據(jù)來源:綠芯頻道)
5.氣溫:
由因為離子的活性受氣溫影響巨大,所以過低氣溫會影響電芯容量,夏天滿電100度的電池包,到了冬天可能只有98度的容量;而且氣溫過高或過低時,座艙和電池包都需要降溫或升溫,降溫或升溫的過程也需要消耗電量,尤其是冬天的升溫制熱。
下圖是某款車在夏季和冬季的能耗測試,同樣車速下,冬天能耗大概比夏天能耗高出3kWh/100km。
以我自己的車為例,我喜歡在氣溫合適的日子里打開車窗呼吸車外空氣,不開冷氣或暖氣,真實電耗甚至?xí)?yōu)于NEDC標(biāo)準(zhǔn)。
NEDC標(biāo)稱12.8kWh/100km,不開空調(diào)的話,經(jīng)常被我開到12以下
6.其他用電器
除了空調(diào)的能耗,自動駕駛的各類傳感器、域控制器,智能座艙的大屏、儀表、音響,電機控制器里的功率半導(dǎo)體原件、電池包液冷循環(huán)的水泵,雖然功率比動力電機小很多,但也是要耗電的。
如果真的碰到了在高速上續(xù)航只剩一二十公里,離下一個充電站還很遠的極端情況,建議干脆關(guān)掉暖風(fēng)、座椅加熱、音響、自動駕駛,讓寶貴的電量優(yōu)先供給電機,至少可以多跑好幾公里,以解燃眉之急。
7.是否下雨
我每個月都會開電動車跑長途,一般把速度控制在110km/h左右,無論冬天還是夏天,都可以跑出16kWh/100km左右的電耗,滿電續(xù)航大概470公里。
但有一次暴雨天,高速路上全是積水,輪胎阻力明顯增加,直到續(xù)航報警,也只跑了398.6公里,電耗高達20.1kWh/100km,可見雨天大概會增加25%左右的單位電耗,續(xù)航里程會降低20%左右。
如果可以選擇出行日期,電動車主可以避開雨天出行。
三、哪個因素最重要
從以上7項因素可以看出,電機效率、風(fēng)阻、輪胎滾阻都與車速相關(guān),過了某個速度后(例如80km/h以上,每臺車的特性不一樣),三者都是隨著車速的上升而阻力變大。
所以我們可以得出一個不嚴(yán)謹(jǐn)?shù)慕Y(jié)論:四個標(biāo)準(zhǔn)中誰的平均車速越低,誰的續(xù)航里程就越長。CLTC測試的平均車速僅為29km/h,是四個標(biāo)準(zhǔn)中最低的,用它測出來的電動車?yán)m(xù)航最長也就不足為奇了。
其實這幾個測試標(biāo)準(zhǔn)被制定的時候,電動車銷量還很小,所以這幾個標(biāo)準(zhǔn)制定的初衷并不是測試電動車?yán)m(xù)航里程的,而是用于測試燃油車百公里油耗的。
只不過電動車恰好占到了“車速越低越省電”的便宜,才導(dǎo)致了:
放在燃油車上,這幾個標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)苛程度排序是:CLTC>NEDC>WLTP>EPA
放在電動車上,這幾個標(biāo)準(zhǔn)的嚴(yán)苛程度變成了:EPA>WLTP>NEDC>CLTC
妥妥的大反轉(zhuǎn)呀!
那為何燃油車速度越高越省油呢?
是因為發(fā)動機的最高熱效率,一般出現(xiàn)在高轉(zhuǎn)速、高功率區(qū)間,而只有在高速狀態(tài)下,發(fā)動機效率才能從怠速、低速時的10%上升至37%左右[7]。
雖然車速越高,燃油車的風(fēng)阻、輪胎滾阻也越大,但高車速讓熱效率提升到原來的四倍,彌補了風(fēng)阻、輪胎滾阻的上升。
所以,影響燃油車能耗的首要因素是發(fā)動機熱效率,而影響電動車能耗的首要因素是風(fēng)阻!
四、結(jié)論
如果你的行駛環(huán)境是不開冷風(fēng)/暖風(fēng)、不跑高速,你很有可能跑到CLTC或NEDC續(xù)航里程;
如果你的行駛環(huán)境是開冷風(fēng),不跑高速,你很有可能跑到WLTP續(xù)航里程;
如果你的行駛環(huán)境是開暖風(fēng),跑高速,你很有可能跑到EPA續(xù)航里程;
如果你的行駛環(huán)境是開暖風(fēng)最大溫度、最大風(fēng)量,跑高速,你很有可能連EPA續(xù)航里程也跑不到。
編輯:黃飛
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