主流电动汽车的加速度对比(电动汽车为何能在加速性能方面远超燃油车)
主流电动汽车的加速度对比(电动汽车为何能在加速性能方面远超燃油车)电动机的能量转换方式非常简单也很「直接」,通过动力电池的化学反应产生电流,并将电流输送至电动机的电磁线圈形成电磁场;以永磁同步电机为例,电磁场与永磁体的磁极互斥可产生驱动力使得电机的转子运转输出转矩。整个能量转化过程确实非常简单,而且可以做到极其高效;比如动力电池组能够在瞬间发生反应并以允许的最高倍率释放最大电流,得到最大扭矩。电动机的工作是通过电动机内部的电磁感应让电动机内部的定子或转子产生磁场,磁场大小通过控制电流的大小可以实现转速大小变化。通电瞬间就可以变成最大电流,所以磁场可以瞬间建立,带动转子运动,这个时间就要比内燃机快很多,电动机在刚起步的时候就可以输出最大的启动扭矩,这种最大的扭矩会使得电动车在起步时可以获得极大的轮边驱动力,从而使得车辆的起步速度达到最佳的状态;拉线式节气门 图片来源网络目前大部分量产燃油汽车装备的都是电子控制节气门,踏板与上图显示的拉线式机械结构完全不同,
想必说起电动汽车,除了环保,较低用车成本以外,给人最深的印象就是车辆加速快了吧?并且对于电动汽车来说,“5秒”内的百公里加速时间也成为了车辆卖点之一。如非人士,脑海中会蹦出个疑问“为什么电动汽车在加速性能方面可以媲美燃油超跑?”
想要了解电动汽车的动力优势,首先需要了解燃油为动力的内燃机汽车是如何运行工作的。
以燃油为动力汽车装备的发动机为内燃机,其顾名思义,是将燃油与空气混合之后进行缸内燃烧,通过燃烧过程中的分子运动产生动能(热能)推动机械结构的运转。指推动活塞向下驱动连杆带动曲轴转动,之后通过曲轴的飞轮输出转矩,这也就是一般我们常理解扭矩了。综上所述,决定发动机扭矩大小的基础是空气与燃油的总量多少,想要大扭矩就要提升两者的总量,但是提升需要一个缓慢的过程。
缓慢过程是指节气门接收信号之后调整进气量,之后再调整喷油量的整个过程!这里在纠正下我们日常说法(叫法)的一个错误——油门,“油门”因为“顾名思义”按字面意思理解为踏板控制喷油量,只要瞬间深踩油门踏板就似乎能让汽车驱动力迅猛的提升,然而整个机构的本质却完全不是这样。它并不是控制喷油量大小的!油门踏板是一个最常被误解配置,油门踏板控制的其实是发动机的节气门翻板,踏板行程越大(可以理解踩得越深)则翻板开度越大,通过节气门进入发动机的空气量也就越多;进气量与喷油量是以14.8:1的比例实时调整,进气量越大喷油量也就越大,所以油门踏板理论上应该叫做节气门翻板控制踏板或者称间接油门控制踏板,同样发动机扭矩提升的迟滞(上文提到的缓慢过程)正是因为进气量与喷油量比例实时调整步骤繁杂。
拉线式节气门 图片来源网络
目前大部分量产燃油汽车装备的都是电子控制节气门,踏板与上图显示的拉线式机械结构完全不同,踏板已经成为一个电子开关。将油门踏板踩得深一些之后,电信号加强会通过ECU行车电脑监控并研判信号控制节气门,这一过程会有一个短暂的迟滞;节气门接收信号之后调整进气量,之后再调整喷油量,这一计算过程也会有一个迟滞。所以内燃式发动机提升扭矩的过程总会有些慢,且提升的速度并不是瞬间增速,而是通过线性的增加进气量并同步增加喷油量,燃烧之后产生的热能缓步增大才能保证扭矩的缓步提升;扭矩越大则推动曲轴转动的速度越快。
电子控制节气门 图片来源网络
电动机的工作是通过电动机内部的电磁感应让电动机内部的定子或转子产生磁场,磁场大小通过控制电流的大小可以实现转速大小变化。通电瞬间就可以变成最大电流,所以磁场可以瞬间建立,带动转子运动,这个时间就要比内燃机快很多,电动机在刚起步的时候就可以输出最大的启动扭矩,这种最大的扭矩会使得电动车在起步时可以获得极大的轮边驱动力,从而使得车辆的起步速度达到最佳的状态;
电动机的能量转换方式非常简单也很「直接」,通过动力电池的化学反应产生电流,并将电流输送至电动机的电磁线圈形成电磁场;以永磁同步电机为例,电磁场与永磁体的磁极互斥可产生驱动力使得电机的转子运转输出转矩。整个能量转化过程确实非常简单,而且可以做到极其高效;比如动力电池组能够在瞬间发生反应并以允许的最高倍率释放最大电流,得到最大扭矩。
另外,传统燃油发动机在低转速下可输出扭矩极低,而且最大扭矩转速区间较为狭窄,普遍在1000-5000RPM。另外,越过最大扭矩转速区间后,传统燃油车的高转速区间可输出扭矩会直线下降。传统燃油车的动力输出特性在低扭弱导致无法启动汽车;其次,一个档位不能同时兼顾高速和低速行驶工况,这就涉及到“减速比”的问题。低扭弱,需要更大的减速比放大扭矩,车速升高后,就需要更大的减速比来获得更快的车轮转速。简而言之,传统燃油车需要多级档位的变速箱,是为了弥补传统传统燃油发动机低转速下扭矩不足的特性,在换挡过程迟滞又会损失一定加速时间。但电动汽车在变速箱上面采用的单速变速箱,而且这种单速变速箱是不需要改变档位来进行换挡的,也就是说能够实现1:1的转速传递,在档位传递的过程当中,不会消耗其它的转速能量,也就是节省了换挡的时间,相比燃油车加速时间就更快了。
转速与扭矩
这里顺便在讲讲扭矩与马力的关系。公式为:(RPM×N·m÷9549)×1.36=PS 其中:RPM(转/分钟)是转速单位,N·m是扭矩单位,1.36为常数,PS是马力单位;由此公式可以得出的结论,在相同转速前提输出扭矩越大则马力越大。比如在800转时一台峰值扭矩400N·m的2.0T内燃机只能输出120N·m,那么输出的马力则为13.67PS;同峰值扭矩为400N·m的电动机在800转时,输出的马力已经高达45.57马力,差距显然是倍数级的。起步快也是应该的。根据公式我们设想提升内燃机转速来提升马力呢?显然这是不可能的,因为活塞式能量转化结构非常复杂,需要很理想状态润滑系统降低运动磨损;同时依靠油气爆燃的能量转化必然会产生振动,高转速振动会带来非常大的噪音,过高会损坏听觉感官。而电动机的电磁场转化动能没有噪音与振动,所以以超万转的高转速运行也没有影响。同样电动机的功率是恒定的,功率= 转速X扭矩,转速越高扭矩反降低。
电动车就像是一位百米短跑运动员,从静止到加速有着极强的爆发力,但是这样的选手所能适应的项目也就是短距离直线加速比赛。这也就解释了为什么电动车启动加速很快,但随着车速的逐渐升高,加速变得越来越乏力,毫无后劲,且伴随着行驶速度的提高能耗也越来越高。而内燃机车几乎一切都与电动机相反,它就像一位中长跑运动员,甚至是马拉松,虽然在发令枪响的一瞬间没有那么强的爆发力,可是随着比赛的进行它会逐渐进入状态且可以长时间保持。这恰恰符合了内燃机车静止加速没有电动车快,但是只要有一定的距离和时间,最终获胜的还是内燃机。这也是为什么内燃机汽车最高时速比电动汽车高。
电动汽车为何能在加速性能远超燃油车就是以上2点优势了,不知道你看懂吗?如你更专业欢迎留言分享,喜欢就给个关注吧!