最近这几年,只要一聊起汽车,身边的人好像自动就分成了两派,吵得那叫一个热闹。
一派是坚定的燃油车拥护者,他们觉得发动机的轰鸣声才是汽车的灵魂,加油的爽快感无可替代。
另一派则是电动车的先行者,他们会拿出手机上的电费账单,告诉你每个月能省下多少钱,享受着安静平顺的驾驶体验。
这个争论的核心,其实都绕不开一个最根本的问题:从驱动车辆这件事来说,到底是烧油的内燃机效率高,还是用电的电动机效率高?
很多人都听过一个说法,说现在最顶尖的发动机,能把汽油能量转换成动力的效率,撑死也就百分之四十左右,而一台普普通通的电机,效率却能轻松超过百分之九十五。
这个差距真的有这么大吗?
如果是真的,那我们开了上百年的燃油车,岂不是在和巨大的能源浪费一路同行?
咱们先来把发动机和电动机这两个“心脏”部件,放到台面上掰扯掰扯。
燃油发动机的工作过程,说起来其实挺“折腾”的。
它需要先把汽油和空气混合,然后在气缸里点燃,制造一场小规模的爆炸。
这场爆炸产生的高温高压气体,猛地推开活塞,活塞再带动曲轴旋转,这一套复杂的机械动作,才算是把汽油里的化学能,转化成了可以让车轮转动的机械能。
问题就出在这个“折腾”的过程中。
你想想,爆炸产生的大部分能量,其实都变成了热量,通过排气管和冷却系统,白白散发到空气里去了,这就是为什么发动机舱总是那么烫。
剩下的能量,在经过变速箱里一大堆齿轮的传递后,又会因为摩擦损失掉一部分。
最后真正能传递到轮子上的,已经是“缺斤少两”了。
我们听到的所谓百分之四十多的热效率,那是在实验室里,工程师们把温度、转速、负载等所有条件都调整到最理想状态下测出来的“巅峰成绩”。
一旦放到我们日常开车的真实环境里,这个数据就要大打折扣了。
尤其是在城市里开车,频繁的刹车和起步,让发动机根本无法稳定在它最舒服、最高效的工作区间。
走走停停的堵车路段,发动机的热效率可能连百分之二十都不到,甚至更低。
这就像你花了一百块钱买东西,结果七八十块钱都掉路上了,最后到手的东西只值二三十块,心里能不觉得亏吗?
现在我们再来看看电动机。
它的工作原理就直接多了,简直就是个“直肠子”。
电能从电池里出来,直接驱动电机旋转,电机再通过一个简单的传动机构把动力传递给车轮。
整个过程简单直接,中间几乎没有什么能量损失的环节。
所以,电动机的效率能轻轻松松达到百分之九十五以上,这个数据不是实验室里的“特供版”,而是实实在在的日常表现。
无论你是高速巡航,还是在市区里缓慢行驶,它的效率都非常稳定,不会像发动机那样大起大落。
这就好比你同样花一百块钱买东西,这次是直接送到你手上,顶多付了个几块钱的“快递费”,到手的东西价值九十多块。
这么一对比,谁更划算,一目了然。
从纯粹的能量转换效率这个角度看,诞生了一百多年的内燃机,在年轻的电动机面前,确实显得有些力不从心了。
当然,肯定会有人站出来反驳,说你只算车子这一端的效率不公平。
电车的电难道是从天上掉下来的吗?
我们国家现在很大一部分电还是靠烧煤发的,算上发电厂的效率损失和电网长途输送的损耗,电动车也不见得就多环保、多高效。
这个问题的确问到了点子上,但我们得把账算得更全面一些。
首先,大型火力发电厂的规模和技术,是汽车里那台小小的发动机完全没法比的。
它们的发电效率更高,而且有非常严格的环保处理装置,污染是集中控制和处理的。
更重要的是,我们国家的能源结构正在飞速变化,风能、太阳能、水能这些清洁能源的比例越来越高,尤其是在新能源汽车产业上,我们已经走在了世界前列。
你给电车充的电,很可能就来自于远方的风车和光伏板,这是燃油车无论如何也做不到的。
反过来看汽油的“旅程”,其实也充满了消耗。
一滴原油可能从几千公里外的中东,通过烧着重油的巨大油轮运到中国,然后在炼油厂经过复杂且高耗能的工序提炼成汽油,最后再由油罐车一趟趟地运到遍布全国的加油站。
这整个链条上的能源消耗和成本,其实都摊在了我们最终支付的油价里。
如果我们觉得这笔“从源头到车轮”的能源大账太复杂,那市场已经用最直观的方式给出了答案——价格。
我们就拿最实际的用车成本来算一笔账。
同样是跑一百公里,一辆普通的家用燃油车,油耗大概是七八升,按照现在的油价,差不多要花六七十块钱。
而一辆同级别的电动车,百公里电耗通常在十五度电左右,如果你家里能装充电桩,用晚上的低谷电价,一度电可能才三四毛钱,算下来一百公里还不到十块钱。
就算你全都在外面的公共充电桩充电,成本也就在十五到二十块钱之间。
这几倍的成本差距,非常真实地反映了两种能源路径在整体效率上的巨大不同。
说到这里,电车的优势似乎已经很明显了,但为什么燃油车现在依然有大量的市场,大家对电动车的顾虑还是那么多呢?
答案很简单,问题不在于驱动车辆的电机,而在于储存能量的电池。
可以说,电车所有的优点都源于高效的电机,而所有的缺点,比如续航焦虑、充电慢、冬天续航打折、车身重等等,几乎都和电池技术有关。
电池就像是电动车的“阿喀琉斯之踵”,是它目前最大的短板。
相比之下,燃油车虽然发动机效率不高,但它的“油箱”实在是太强大了。
汽油作为一种能量载体,它的能量密度极高,一箱几十升的汽油,就能让一辆车轻松跑上七八百公里,而补充这些能量只需要在加油站花几分钟时间。
这种便利性和能量密度,是目前锂电池技术还远远无法企及的。
正因为如此,我们看到市场上出现了一种非常聪明的过渡方案,那就是插电式混动和增程式电动车。
这些车型的核心思路,就是“扬长避短”。
它们用上了电机来直接驱动车轮,让你在日常通勤中能享受到纯电驱动带来的安静、平顺和低成本。
同时,车上还保留了一台发动机,但这台发动机不再主要负责驱动车辆,而是变成了一个“专职发电工”。
当电池电量不足时,它就启动起来,以自己最高效的转速来发电,为电池充电或者直接给电机供电。
这样一来,既利用了电机的高效率,又借助了汽油的高能量密度和加油的便利性,完美地解决了续航焦虑问题。
这也从侧面说明,不是发动机本身有多么不可替代,而是汽油这种能量形式,在更好的电池技术,比如固态电池真正成熟之前,依然有着难以超越的优势。
汽车动力系统的变革大趋势,其实已经非常清晰了,那就是驱动方式正在不可逆转地从内燃机转向电动机,而我们当前正处在这个变革中最关键也最有趣的过渡阶段。
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