电动车示意图
电动汽车的续航里程并不是一个特定的数额,而是与它的电池包的能量、电机效率、车身形状与尺寸、汽车自重及载重情况、轮胎特性及胎压、巡航速度与道路工况、道路坡度、风速、气温等多种因素相关。
汽车码速表
近日,小米上市了它的SU7电动车,一共有标配版、PRO版和Max版三个版本5个型号的车型,其官方公布的纯电续航里程(CLTC标准)分别是700km、700km、830km、750km、800km。
小米SU7汽车图片(来自小米官方网站)
本文从科普的角度,根据小米汽车官方公布的技术参数,从消费者用车体验的角度,以能量守恒定律为依据,通过计算机AI仿真计算的方式,测算出小米SU7 2024款 700km 标配版在不同巡航速度下可以达到的续航里程、续航时间和对应的百公里能耗,供广大车友参考:
(以下图表,误差范围10%)
(表一)小米SU7 2024款 700km 标配版 车速与续航里程/续航时间速查表
(测算方式:优先考虑对电动车续航里程起到关键性作用的因素,包括风阻、车轮的滚动摩擦、电机效率、减速器效率等,以常温、标准胎压、平坦道路为仿真环境,并且暂不考虑空调等车载大功率电器的使用。此外,因为没有获得小米官方关于电机的功率因数的公开数据,所以也没有考虑汽车电机的功率因数,对于小米汽车使用的永磁同步电机,假定它为100%。)
从该表可以看出:
1、小米SU7电动车标准版号称最高时速210公里,但实际上车友们多半用不到时速140公里以上的能力
因为:
① 国内高速公路大部分限速120公里/小时,如果行驶超速度超过130公里/小时,将增加驾驶的风险并面临扣分;
② 如果时速超过140公里以上,则续航里程和续航时间都会急剧下降,并不能保持较长时间行驶,只能是偶尔到赛车道上兜兜风,没有什么实际的应用价值。
但是从科学的角度,通过数值仿真分析,我们认为,电动车的最高时速达到210公里的较高级的设计方案,其实是提高了电机及整车的能量转换效率,从而保证了在正常行驶过程中较快的加速性能以及给定电池包情况下更远的行驶里程。
也就是说,不要迷信最高时速,当它远高于高速公路限速时,车友们把它当成一个电车能效的指标而不是通常的速度指标来看即可。
2、续航里程分析,小米SU7 2024款 700km 标配版真的能够达到700km的续航里程吗?
小米官方给出的纯电续航数据
针对这个问题,我们专门在软件中进行了仿真测算,结果是,根据CLTC的标准,在平均时速29km的情况下,达到700公里的续航里程是没有问题的。甚至在更低的速度下(10~25公里/小时),续航可以超过700公里。但是作为一款汽车,大家开车的目的就是为了节约时间成本,谁愿意日常生活中以这种龟速的方式使用电车呢?
从测算表可以看出,对于不同的巡航速度,随着车速的上升,能耗也上升,续航里程是逐步下降的,如果以在城市及郊区道路上30~80公里/小时之间的平均时速度55公里作为参照,平均续航里程接近600km;但是如果上了高速,我们以轿车在高速上的标准车速110公里/小时来看,那么这款小米SU7电动的续航里程只能达到362公里左右了(误差范围±10%)。
为更直观的表现小米SU7电动车的巡航速度与续航里程的关系,我们做了图表展示如下:
(图一)小米SU7 2024款 700km 标配版 【车速】与【续航里程】对照
图中在时速20公里以下,续航里程反向下降,根据我们的软件仿真的分析,是因为电机在低速下反电势低、能量转换效率低的原因造成的。
3、能耗分析 —— 小米SU7标配版百公里能耗示意图
(图二)小米SU7 2024款 700km 标配版 【车速】与【百公里耗电】对照
从图上看出,小米SU7标配版的能耗不是一个固定值,在时速 20 公里左右有个拐点,之后随着车速的提升就迅速以指数曲线的方式上升,这主要是随着车速的上升,风阻大幅增加导致所需的驱动力、电流增加,进而导致轮胎、机械摩擦发热和电路电阻发热量也迅速上升造成的。
因此,从节能和经济的角度来看,如果没有什么着急的事,车友们开车还真没有必要把车开到很高的速度,适中即可,这样充满一次电可以行驶的里程会多一些,或者同样的里程,比如按月为周期来计算的话,可以少充几次电,少一些麻烦,不也是提高生活的效率吗?
4、分析结论:如何用好小米SU7?
作为日常的市内和郊区通勤,建议车友们驾驶小米SU7的时候,把车速控制在40~80公里/小时的范围内,这个范围内的平均续航里程在500~600公里左右,百公里电耗与小米官方公布的12.3度(对应1.39升汽油/百公里油耗)相近,是从用车的时间成本、安全性和节能效果综合考量下,比较合适的方案。在这个模式下,以市内通勤平均每天行驶50公里左右,在剩余电量40%左右进行充电,可以大约一周充一次电,对电池的循环寿命也是很好的。
至于驾驶小米SU7上高速嘛,建议车友们可以在满电的情况下,驾驶小米电车跑一跑350公里以下的中短途,因为这样中途不需要充电,可以到站后再充电,然后办完事再返程,也是比较顺心的。如果要跑到350公里以上的距离,接近400公里的范围内,可以适当控制车速在百公里左右,也能够一次到达。至于再远的距离,要么就中途需要休息充电,要么就开油车吧!
说明:
1、本文数据、图表依据小米SU7电车公开的技术参数进行仿真测算,属于理论测算结果,供车友们参考!欢迎大家提供真实驾驶的的实测数据进行对比参照!
2、若开车过程中启动空调,或装载了较重的人员及物资,续航里程一定会下降,具体情况要进一步具体分析。
注1:本文进行仿真测算依据的小米SU7官方数据
注2:本文进行仿真测算使用到的物理公式
1)空气阻力的公式:
汽车空气阻力的公式
式中:C为空气阻力系数,该值在本例中取0.195,和汽车的特征面积(迎风面积)、物体光滑程度和整体形状有关;ρ为空气密度,正常的干燥空气可取1.293g/L;S为汽车迎风面积;V为汽车与空气的相对运动速度,在忽略风速的情况下,即为车速。
2)滚动摩擦力公式
f=μ*M*g
式中 μ 为滚动摩擦系数,M为车辆及载荷质量,g为重力加速度
3)功率公式
P=F*V
式中 P为驱动物体运动所需的功率,F为驱动力,V为车辆速度
4)能量公式
W=P*t
式中 P为电机功率,t 为运行时间,W为消耗的能量(电能为度,即 Kwh)。
5)电机的运转公式:
电机示意图
E = B*L*v + I*r
式中 E为电池电压,r 为电机及电池内阻,B为电机等效磁通,L为电机线圈切割磁力线的总长度,v为线圈的等效线速度,正比于车辆速度和电机转速(n转/分,此例中小米 HyperEngine V6 电机最高转速为21000转/分钟),I为供电电流。
6)仿真计算中还用到的其它参数及公式:
CLTC的标准,电机转矩、转速与出力的关系,电机效率、减速器减速比及减速器效率、DC/DC PWM 变换原理、能量守恒定律、轮胎滚动摩擦系数与车速的关系等。
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