在高速公路上行驶,我们经常会看到一种有趣的现象。
当你在行车道上以110或120公里每小时的速度平稳前行时,总有一些车从左侧的快车道上呼啸而过,车速明显快出一截,目测可能接近140公里每小时。
如果你留心观察,会发现这些敢于挑战速度极限的车辆,绝大多数都是我们熟悉的燃油汽车。
而那些外形充满未来感、行驶起来悄无声息的电动汽车,则往往显得更为“沉稳”,多数会选择一个相对经济的速度区间行驶。
这就让很多人感到困惑了,电动车不是以提速快、动力猛著称吗?
为什么一到了需要持续高速行驶的高速公路上,反倒变得保守起来,而那些传统的燃油车却能如此有恃无恐呢?
这背后其实是由一系列非常现实的物理原理和工程设计差异决定的。
首先,我们得从最根本的能量来源说起,也就是汽车的“口粮”问题。
燃油车携带的是一个油箱,通常容量在50升左右。
汽油这种燃料,拥有极其惊人的能量密度。
我们可以做一个简单的换算,一升汽油完全燃烧所释放的能量,大约相当于9度电。
那么一个50升的油箱,就蕴含了接近450度电的能量。
当然,内燃机的工作效率并不算高,大量的能量会以热量的形式散失掉,真正能作用于车轮的能量大约只有总能量的三分之一左右。
即便如此,一箱油能够有效输出的能量也相当于一个超过150度电的超级电池包。
这是什么概念呢?
目前市面上主流的纯电动汽车,即便是那些宣称长续航的型号,其电池包的容量大多也就在70到100度电的范围里,极少数高端车型才能达到130度电以上。
所以,从天生的“能量储备”来看,燃油车就好像一个背着一整箱高能压缩干粮的徒步者,而电动车则像一个带着一个大号充电宝的旅行者。
虽然充电宝用起来很方便,但论总能量储备,和那箱压缩干粮相比还是有明显差距的。
正是这种巨大的能量储备差异,给了燃油车司机在高速上持续以140公里时速飞驰的底气,因为他们知道,即便油耗高一些,这一箱油也足够支撑他们跑上很长一段距离。
其次,高速行驶时,车辆面临的最大挑战并非来自路面,而是来自我们看不见摸不着的空气。
物理学有一个基本定律,物体在空气中运动时所受到的空气阻力,与速度的平方成正比。
这句话听起来可能有点学术,但解释起来很简单:当你的车速从100公里每小时提升到140公里每小时,速度只增加了40%,但你的车子需要克服的空气阻力却增加了将近一倍。
在140公里每小时的高速下,车辆行驶所需的大约百分之七十的能量,都用在了推开前方的空气上。
这就像一个人在逆着强风奔跑,速度越快,风的阻力就越大,消耗的体力也就呈指数级增长。
要维持这样的高速,一辆普通轿车大概需要持续输出35千瓦左右的功率,这相当于同时开启了十几台家用大功率空调。
对于燃油车来说,高功率输出意味着发动机转速更高,油耗急剧增加,但司机看到的只是油表指针掉得快一些。
而对于电动车而言,这种能量消耗是直接、且令人心惊地反映在续航里程上的。
一块满电80度电的电池,可能在市区能跑四五百公里,但如果以140公里每小时的速度在高速上行驶,可能半个多小时就会消耗掉接近一半的电量。
仪表盘上续航里程数字的飞速下跌,会给驾驶员带来巨大的心理压力,也就是我们常说的“续航焦虑”。
为了避免在半路趴窝,大多数电动车主会本能地选择一个更节能的速度,比如100到110公里每小时,以确保能安稳到达下一个充电站。
再者,两种车型的动力系统在工作特性上也有着本质区别。
电动车的电动机是天生的“短跑健将”,它的特点是瞬间就能爆发出巨大的扭矩,所以电动车在城市道路的起步和中段加速表现非常出色,能带来强烈的推背感。
但是,让一个短跑冠军去跑马拉松,他很快就会因为身体过热而吃不消。
电动车的动力系统,包括电池、电机和电控,在长时间高功率运转时会产生大量的热量。
如果车辆的散热系统不够强大,无法及时将这些热量散发出去,那么为了保护核心部件不被烧毁,车辆的控制系统就会主动介入,限制功率输出,也就是俗称的“动力受限”或“乌龟模式”。
所以,很多电动车虽然能轻松达到140公里每小时的速度,但却无法长时间维持。
相比之下,燃油车的内燃机则更像一位经验丰富的“马拉松选手”。
它的整个设计,包括庞大的冷却系统,就是为了能够长时间稳定地在高负荷工况下工作。
对于发动机来说,在高速公路上以一个相对较高的转速稳定巡航,反而是它最舒服、效率较高的工作区间之一。
它能够持续不断地提供动力,直到油箱里的最后一滴油耗尽,而不会因为“过热”而主动降低性能。
最后,也是最影响驾驶行为的一点,就是能量补充的效率和便利性。
这直接决定了驾驶者的心态。
燃油车司机之所以敢放心地开快车,是因为他们背后有一个强大而成熟的补能网络。
当油表灯亮起时,几乎不用担心,因为下一个高速服务区或者出口附近,一定能找到加油站。
整个加油过程,从进站、停车、加油到付款离开,通常不会超过五分钟。
五分钟后,车辆就恢复了满血状态,又能继续行驶数百公里。
这种“即加即走”的体验,给了司机极大的安全感。
而电动车在高速上的补能体验则完全不同。
当电量告急时,司机首先要确保前方的服务区有充电桩,其次要祈祷充电桩没有故障,并且没有其他车辆在排队等候。
即便一切顺利,使用直流快充桩将电池从20%充到80%,也至少需要一个小时左右的时间。
在漫长的旅途中,这一个小时的等待时间是相当难熬的。
正是这种补能效率上的巨大差异,使得电动车主在长途高速行驶时,不得不精打细算,把速度降下来,用更长的行驶时间来换取更远的续航里程,这是一种出于现实考量的理性选择。
当然,我们也要看到技术正在飞速发展,一些高端电动车通过更先进的热管理技术,已经大大改善了高速持续行驶的能力。
同时,像蔚来汽车在国内力推的换电模式,三五分钟就能更换一块满电电池,其补能效率已经可以和加油相媲美,这无疑为电动车在高速上获得与燃油车同等的“自由”提供了全新的解决方案。
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