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电车跑高速为什么更费电:用风阻系数自己算一遍

[车云社 新闻]同一台电车,市区通勤时续航接近标称,一到高速上就明显掉电,原因通常不在电池衰减,而在空气阻力:风阻功率随车速三次方增长,车速翻一倍功率就变成八倍,把各品牌官方公布的风阻系数和CLTC工况口径弄清楚,跑长途之前就能自己估算个大概的掉电幅度。

电车高速电耗三笔账自制信息图:风阻、滚阻与工况续航

图:电车跑高速为什么费电的三笔账,依据官方公布参数与空气动力学公式自制

高速掉电这件事,不是玄学,也不全是电池问题。把阻力拆开看,一共三笔账:空气阻力、轮胎滚动阻力,再加上空调等附件消耗。前两笔随速度变化的规律完全不同,这正是市区和高速表现差异巨大的根源。

一、风阻:功率随速度三次方增长

空气阻力大小与车速的平方成正比,而克服阻力需要的功率还要再乘一次车速,所以风阻功率与速度的三次方成正比。用纯公式推算:车速从每小时100公里提到120公里,风阻功率变成原来的约1.73倍;反过来,从110公里降到100公里,风阻功率大约能省下四分之一。这两个数字都是公式推演结果,不是任何一款车的实测值,但规律对所有车都成立。

这也解释了为什么高速上跑得越快越亏电:速度每上一个台阶,风阻这一项的增长是跳跃式的。车顶装行李架、高速开窗,都会进一步加大风阻系数,等于在三次方的基础上再加码。

把这台公式落到具体的速度档上更直观。以同一台车、时速60公里时的风阻功率为1作基准,时速90公里时变成约3.4倍,100公里约4.6倍,110公里约6.2倍,120公里正好是8倍。下面这张表就是按三次方关系逐档算出来的,同一台车在不同速度下跑,风阻这一项的相对开销一目了然。

车速(公里/小时)相对60公里的风阻功率说明
601.0倍市区快速路典型速度
90约3.4倍国道与高速下限之间
100约4.6倍高速最常用巡航速度
110约6.2倍高速上限附近
1208.0倍高速最高限速

(表:风阻功率随车速变化的相对倍数,按空气动力学公式自制测算)

需要说明的是,这张表只描述风阻一项的相对倍数,不等于整车电耗的倍数,因为滚阻、空调这些项目并不按三次方增长。整车高速电耗的实际增幅,取决于风阻在总能耗里的占比,车越高越大、速度越快,占比越高,三次方的惩罚感就越明显。

二、滚阻:只随速度线性增长

轮胎滚动阻力主要由车重和轮胎特性决定,功率随车速线性增加,没有三次方那么夸张。速度越高,风阻在总阻力里的占比越大,电车高速掉电快,主要就快在风阻这一项上。市区低速工况下,滚阻和空调才是大头,这也是市区续航反而接近标称的原因。

三、标称续航是混合工况测出来的

官方标注的续航,绝大多数是CLTC工况续航,依据GB/T 18386系列国家标准测试,循环里城市、郊区和高速路段混合,高速占比较低。所以标称续航本来就不是「全程高速续航」,高速占比一高,实际续航与标称的差距自然拉开。

官方公布的参数里有现成的参照:比亚迪大汉EV官方公布的风阻系数为0.197,CLTC纯电续航1008公里,风阻系数做到0.2附近,是厂家压高速能耗最直接的手段。消费者看参数表时,可以把风阻系数当作判断高速续航表现的参考项之一。

四、官方在用什么手段压高速能耗

除了低风阻造型,官方配置表里还能看到另外两样东西。一是低滚阻轮胎,例如元UP飞驰版的顶配车型,官方参数配置表就明确标注了215/60 R17低滚阻轮胎,用降低滚阻换续航。二是宽温域高效热泵系统,把空调这一项的能耗压下来,低温和高速场景都受益。

车主这边也有对等的动作可做:胎压按用户手册的标定值定期检查,胎压不足会明显推高滚阻;清理车上不必要的重物,滚阻直接和车重挂钩;高速控速,把巡航速度放在100到110公里区间,风阻账最划算;车顶行李架不用时拆掉,高速关窗开空调。

五、跑长途前怎么把账算出来

具体操作可以分三步。第一步,查官方参数:把官方公布的百公里电耗或CLTC续航找出来,作为基准值,注意认准官方口径,不同版本配置的续航可能有差异。第二步,做速度修正:如果行程以100至110公里巡航为主,可以按上表把风阻部分上浮几成,心里先打个提前量。第三步,规划充电节奏:按修正后的电耗乘以里程,得出实际需要的电量,再对照沿途服务区快充分布,把充电点安排在电量余量降到两成左右的节点,既避免趴窝,也不用为最后一成电量在快充桩上等降速。

还有一个容易被忽略的变量是空调。冬天制热、夏天制冷都会持续耗电,高速上空调在总能耗里的占比比市区小,但低温环境下电池活性下降叠加制热需求,高速续航会再打折扣。官方配置表里的热泵系统就是针对这一项的优化,选车时值得留意,用车时则尽量把温度设定在舒适区间而不是拉满。

下一步动作很简单:出发跑长途前,用官方CLTC电耗做个基准,按上面公式对速度做修正,再对照导航里程规划充电点,留出两成余量。掌握这套算法之后,高速服务区里要不要排队充电,心里就有数了。