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大部分人都不知道,电动汽车是不需要换挡的

本帖由 漂亮的石头2015-04-29 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

    漂亮的石头 版主 管理成员

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    2012-02-10
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    电动车为什么不需要很多前进档?电动汽车提速比内燃机快吗?P85 为什么加速那么快?

    [​IMG] 无往,我有一个新的故事要对你讲

    (未经授权禁止任何形式转载)

      1. 电动车为什么不需要很多的挡位,传统内燃机汽车却有很多挡位?
        原因在于电机和发动机的转速范围不一样。

        [​IMG]
        上图中的 TESLA Model S P85 的变速器为单速变速器,你可以理解为它只有 1 个挡位,传动比为 9.73。装备的轮胎直径约为 0.703m 。

        当电机以 8000rpm 的转速运转时,理论车速为[​IMG]


        要提高车速,提高转速就好啦,当电机飙到 16000rpm 时,如果此时动力还足够克服阻力,那妥妥地就该 220km/h 了。


        而对于 Porsche 911 Carrera ,其 1 挡速比为 13.45,轮胎直径为 0.67m,按发动机红线 8000rpm 运转来算好了,1 挡的最高车速也就为
        [​IMG]
        要提高车速?对不起,此时发动机转速到头了。
        你只能让速比 13.45 这个分母变小,也就是换到 2 挡,或者更高的挡位。

        到这里,我猜你应该明白了。对于电机而言,由于它的转速范围很宽,用一个速比就能覆盖足够宽的速度范围,所以没有必要设置很多挡位。而发动机天生腿短步子迈不快,没办法只能求助好基友变速器啦。



      2. 电动汽车提速比内燃机快么?

        以下为我的看法,如有任何纰漏,请指教。
        这里拿前面的那个讨论功率和扭矩的回答里的一个公式过来:

        [​IMG]

        这个公式告诉我们的是,对于一辆车而言,它的车重 m 是个定值,它在某一刻的加速度 a 是由此时的车速 v 和功率 P 决定的

        一辆车同一个挡位下,车速v 和转速 n 是一个比例关系, 所以我们来点简单粗暴的,把转速 n 直接看成车速 v 好了。

        [​IMG]
        这样有什么好处呢?
        其实这部分内容是我本来想在上面那个马力和扭矩的问题回答里更新的。

        [​IMG]其实大概就是功率曲线的斜率嘛,不考虑其他的话,通过比较功率曲线的斜率可以快速大概判断比较装备两台不同发动机的车,哪个可能加速更快。

        还是拿上面的 Tesla 和 911 比好了。

    [​IMG]

    [​IMG]


      1. Tesla Model s 85D 在 5000 转就输出 310 KW;

      1. 破鞋 911 在 6500 转才输出 294KW;

      1. 明显 Tesla 的功率大上升快,功率曲线斜率大,那么 Tesla 就很可能百公里加速要爆掉 911 咯。

      1. 但实际你去查会发现 Tesla Model S 85D 百公里是 4.6s,而 911 是 4.3s.

      1. 不是说好的斜率大加速快么,电动车加速要快呢?!这时你肯定会喊,无往你这个骗子!

      1. 好啦好啦,不要冲动啦,那为什么会这样呢。

      1. 其实刚才我们只是比较了

    [​IMG]


      1. , 别忘了

    [​IMG]


      1. 分母下面还有一个 车重 m 呢!

      1. 特斯拉车重是 2100kg 左右, 而 911 只有 1500kg 左右,考虑到车重因素,Tesla 的功率上升快的优势被车重拖后腿咯,所以跑不过破鞋 911 那也不算意外咯。

    换句话说,如果车重接近,比较 P/n 才比较可靠地猜出哪个车快嘛!


      1. 另外一方面,我们直接将 车速 v 等同于 转速 n 是不严谨的。

      1. 严格的推导结果是

    [​IMG]


      1. ;

      1. Gr 是传动比,D 为轮胎直径

      1. 到这里,应该不难看出影响百公里加速的因素很多,

    电动车的功率随转速 / 车速提升很快,对于百公里加速来说是很占优势的,但电动车不一定见得加速一定就比内燃机车快。


      1. ------------------------------

      1. 那么为什么你会觉得 P85 加速那么快呢? 原因是你拿来比较的不是 911 这种跑车级别的内燃机车,而是下面这种常用的一般家庭乘用车。

    [​IMG]


        1. 你再比较一下 P/n,即使 Tesla 的车重可能拖了一点后腿,但 P/n 的优势拉得太大了,电动车要爆这种家用车还是很轻松的。同样优势一样适用于混合动力的电驱动模式,这下你也应该明白比亚迪 - 秦这类车为啥百公里加速很容易做到比一般家用传统车要快了吧。

      1. -------------------

      1. 最后我要举一个一般人不怎么接触到的关于内燃机的例子,下图由赛车小王子 @梁士达提供。

      1. 其实不单只电机可以上到 10000 多转,你觉得下面这个发动机是干什么的?它会跑得比 P85 猛吗?

      1. 此外,延伸阅读可以看一下 @Raboxer 的

    高转速发动机的优缺点有哪些? - Raboxer 的回答

    [​IMG]

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