电车优势已经碾压油车,为什么还有不少人买油车?
最近不知道是大数据推荐信息茧房还是真的有人在煽动这个话题,经常在个平台刷到类似的油电争论,而且往往都是几千个评论,大家吵的不可开交的样子。作为一个Petrol Head我觉得很多人其实也很迷茫,喜欢燃油车但是总是泛泛而谈,什么灵魂什么自燃。这些观念有的缺乏数据支撑,有的干脆就是暴论。其实内燃机+汽油相比于电池+电机还是有很多可以被数据坚实支撑、精细量化的优势的,就顺便作为闲时随笔分享出来吧。
油车相比于电池的优势主要在能量密度与补能效率、高负荷下的散热效率和极限功率这么几点。
能量密度与补能效率
很多人看惯了电机的营销名词,其实很难想象如果用电车的单位来描述油车,油车看上去有多么的先进。
首先我们知道汽油的能量密度是44MJ/Kg,我们把兆焦耳换算成瓦时就是44*10^6/3600=12222.22wh/kg。热效率我们算33%,那等于说4000wh/kg。汽油的密度我记得是0.745,再换算一下得出3000wh/L。50L油箱相当于150千瓦时的电池。油枪流量如果以40L/min计算,那就相当于6.6兆瓦的补能速度。
热效率上涨多少,上面所有数字上涨多少。比方说44%热效率就相当于上面所有数字乘以1.33。
也就是说你买了一个工作热效率超过33%,油箱大小55L的油车,就等于自动获得了一辆165度电、6.6兆瓦闪充,能量密度是顶尖三元锂十几倍,充电倍率40C的电车。
这带来了两个显著优势,一是轻量化,二是补能效率。电车,只要还是锂电池/钠电池,就永远做不到油车的轻量化,几十年都做不到。固态电池一样做不到,更不要说固态电池的高能量密度和充放电倍率本身原理上就有矛盾这一点了。电池很难兼顾高的充放电倍率和高能量密度。
散热效率
你可能会很好奇电池电机效率这么高,怎么可能比油车更难散热。是的,内燃机热效率我们还是当它33%,剩下66%的废热中,排气直接排走六成废热,剩下30%左右都需要内燃机散热,同马力的电池电机在极限状态下也只有10%的热量损耗。怎么可能比内燃机更难散热?
可是事实上,内燃机的工作温度比电机高得多,冷却液的温度在90℃左右。电池的工作温度低得多,冷却液的温度就要求更低。
不论是水冷散热还是油冷散热还是风冷散热,不论多少层导热介质,温差对散热系统的重要性不言而喻,同样的散热器面积和散热器的气流压降,90度的冷却液和60度的冷却液,上百摄氏度的缸体和只能工作在几十摄氏度的电芯,所需的散热面积是完全不同的。
也正是因此,热管理成熟的大马力电车都是使用浸没式的散热,算上浸没式的面积和体积,整个散热系统的体积和重量一点都不比油车的少。
热管理所占用的体积让电车本就被能量密度限制的轻量化程度,变得更加惨淡。而很多看上去大马力的电车,实际上并没有和马力匹配的热管理设备,使得其马力虚高。不是说达不到宣传的马力,而是达到后很快会过热。比亚迪的很多车就是典型的例子,比亚迪的越野车能攀高峰,爬陡坡,但是在长距离穿越中就不见得有什么优势,U9X能在几十秒内冲击500Kph,但是纽北这种7分钟的输出,它就是开不过同样是量产车、售价更便宜、产量更大(定制化程度更低)、马力只有500匹、受严格环保法规限制、没有碳单体壳、没有主动悬架的992GT3和GT3RS。
我们不得不承认,如果你只家用,用到的马力不超过800匹,那么电机确实用不上什么大规模的散热,但是你的马力超过1000匹的时候,电池电机的热管理就是绕不过去的门槛。而这会让电池电机本就复杂的轻量化彻底变成不可能填平的天堑。
说了这么多,考虑到很多人不知道轻量化到底有多大的作用,我不得不安插一个知识点,就是橡胶的摩擦力特性。
橡胶的摩擦系数,并不是初中课上教的和所受压力无关,而是随着压强的增加而减小的。这也是为什么场地赛车轮胎宽就是快的原因,宽胎直接减少了压强。
而轮胎并不能无限的增加宽度,一个是前轮装不下这样宽度的轮胎,二是太宽的轮胎会增大簧下质量,使得悬挂更难调校。
重的车惯性增大,摩擦系数反而减小,所以毫无疑问的在弯道上、甚至直道的牵引力上都受到严重的限制。这也是重车操控弱的本质。
不过换句话说,摩擦力极限的强弱需要在你有能力把摩擦力极限开出来的前提下才能体现。你可以觉得你永远用不上这个,也可以觉得这是关键时刻能够做到快速闪避来救命的重要特性。这取决于你驾驶的水平,如果整个用车生涯既用不到竞技工况,你的车技也不支持你做出逼近摩擦力极限的闪避的话,或者你追求的只是变道利落指向性强的那种“操控”,那油车电车在你所谓的“操控”上确实没有什么本质区别,只是有的品牌做的比较烂而已。
极限功率
说到这个肯定有很多人奇怪,内燃机怎么可能做到电机的马力。实际上从原理来看,内燃机根本不是像你们想象的那样羸弱,反倒是电机会长时间受到电池的限制。
东亚、欧洲都是非常缺乏石油的地区,正是因此,他们制定了非常严苛的环保法规,有的还有排量税,就是为了把大家都赶去用电车,来保护国家的能源安全。
而你抛开欧洲和东亚三国,你会发现全世界拥有先进独立汽车产业的国家只剩下美国了(拉达不算先进),而美国佬首先他们还在造大排量V8。其次美国大部分州的改装限制非常宽松。
这导致了什么呢?就是根本没人在意原厂车和环保法规,美国盛行的是Swap Engine。看到一台马自达,塞一台6.2L V8,大众高尔夫,也可以塞,福特皮卡,也可以塞。所谓万物可塞LS3就是美国现状,与庞大改装玩家社群对应的就是大量的定制改装厂,他们制造的Billet的缸体、活塞、CGI甚至锻钢的缸套以及各种各样的部件,这些部件能轻松获得刷新你认知的马力。
这里什么叫Billet,就是一块锻造材料坯,可以是铝可以是钢,放到机床上CNC,最后通过包括应力释放等一系列工艺来迫近微米级别的精度。你可以理解为:高级CNC。
美国、澳大利亚都有成熟的Billet引擎开发商,多成熟,我方圆五十公里有至少四家,每家都有制造超过千匹的引擎的能力。
而这些CNC出来的引擎的功率极限在哪儿呢?
Underground Racing改造的兰博基尼小牛,3500匹,能在二分之英里/10秒内加速到257mph(410Kph),哦这台Huracán STO是能上路的,同一台引擎安装在奥迪R8上,存量也不少,而且大概率比U9X便宜。
Steve Morris Engines,专做LS,逼近4000匹的已经不新鲜了。谷歌搜Steve Morris Engines,跳出来第一个是:

你可能觉得SME这种牺牲寿命且制造成本巨高的东西和大家没有关系。但是首先,这些车依旧比仰望U9X便宜,其次我们来看点改装程度低的玩意儿:

这是一台平平无奇的尼桑240sx,里面装了一台300美金的尼桑VK56,Tuner在保留原厂曲轴、原厂缸体,甚至原厂缸套的前提下,更换了锻造的活塞、锻造连杆,还有高角度凸轮轴,和干式油底壳/油泵,仅仅改动了这些,调校了油泵和程序,上了一个98mm的涡轮和对应的中冷,就做到了1966马力。

300美金的废旧引擎,原厂缸体原厂缸盖,活塞凸轮轴都有成品套件,1966马力。你还觉得对普通人遥不可及吗?你还觉得内燃机动力羸弱吗?
而这么一台VK56发动机还能塞到哪儿呢?


在改装被允许的环境下,内燃机就是这么有魅力。
你不能因为国内不让改装就觉得内燃机比电机羸弱。
哪怕在国内,你不改排气尾段,全走腹内强化,摘GPF,交警也查不出来什么。
关于能源
或许你可以说电池电机是国家的能源战略。是的,这我不反对,中国的资源禀赋是养不起这么多人的石油开销的,但你也要明白,你是在为了配合国家的能源战略牺牲个人用车的安全性、补能的便利性,你在与车辆超重带来的额外轮胎压力、悬挂压力、极限闪避能力、维持车身刚性所需的额外材料和成本妥协。而不是你多么有洞察力的发现了个新的了不得的科技。
另外关于能源,真的非要是锂电池吗?真的有可能用一个单一的锂电方案来解决能源独立问题吗?
美国,在二十世纪初就开始推动一项名为E85的燃料, e代表ethanol乙醇,85代表85%。85%酒精+15%汽油的燃料。乙醇的抗爆性相当于110标号的汽油,而汽化潜热是汽油的2~3倍,这使得高乙醇含量汽油的热效率得以高于纯汽油引擎。虽然受限于空燃比,同排量的乙醇耗油量还是会比纯汽油高20%~30%,但是乙醇汽油的价格——在美国这种粮食出口大国——是普通汽油的三分之一,且基本不受国际油价影响。
那这种动态汽油的改造很难吗?并不是,盛产蔗糖的巴西比美国更早实现汽油-乙醇的0~100 Flex Fuel。
但是乙醇并不是很适合我国,原因在于我国本就是粮食进口国,并没有余粮供给低廉的乙醇生产。
与此同时我国的煤炭资源相对比较丰富,而煤炭可以用来非常低廉的生产甲醇。
甲醇是一种非常成熟的赛用燃料,甲醇的抗爆性相当于120标号的汽油,汽化潜热是汽油的三四倍,算上空燃比的话,同排量的甲醇引擎的燃料吸热量是汽油的接近十倍。这就意味着还可以继续推点火提前角和压榨涡轮压力/压缩比。我之前说的很多3000匹以上的引擎就是甲醇燃料的。
但是甲醇要日用的话,首先腐蚀性、挥发性和毒性就比乙醇汽油要高很多,还需要特制的活塞环、机油(普通机油会和甲醇发生化学反应),还要注意高喷油量下的油泵喷油压力和洗缸,因为甲醇的空燃比是汽油的2.2倍,同样的排量喷油量理论上是汽油的2.2倍,大量喷油和更高的压缩比会让还没燃烧的甲醇冲破活塞环的封锁,冲到曲轴箱和油底壳里去。高喷油量也意味着油泵所需的压力大幅度增加了。还有就是汽化潜热过高带来的冷启动问题。你汽化吸热多在高动力要求的场景下可以抑制爆震,但是冷启动就容易温度太低点不着火。最后还有甲醛的尾气处理工作,但是这个在高温下很好催化,比GPF和三元的压降都要小。
总得来说甲醇Flex Fuel想做绝对做得出来,但也肯定比乙醇难做。可在内燃机落后、电机赢麻了的舆论环境下、在只给电机补贴,内燃机收排量税且严格限制环保法规的政策环境下,厂商是肯定不会去选择做的,这个科技树的发展机会也就不可能有什么后续了。
美国没有什么赛道文化,只喜欢搞改装、直线,欧洲和日韩有赛道文化但是能源紧缺,这也是电动车能在量产车上钻空子做数据的原因。甲醇Flex Fuel内燃机其实还是有很大发展空间的,不论是直线还是赛道,但是目前的政策下未来能发展这个方向的显然不太会是我国了。
对于国内,电车毫无疑问是当前法规政策下的最优解,我上面写这么大一段,无外乎就是电车的操控极限马力极限热管理极限比不上油车而已。
我是买得起、开的来两台车的。我很清楚内燃机和电机各自的优势区间。但是某些鼓吹电机天下第一的,车品差的味儿实在是溢出屏幕了。
发现评论区出现了几种可以被总结的评论,这也是我的回答中比较模糊,没有讲清楚的部分,所以做个更新。
首先是这种:爆改和普通人有什么关系。


当然我贴这些评论不是说要攻击他们啊,接下来的内容就算是我对这种看法的一种讨论吧,也是我对之前写的不完善的地方的补充。
他们的看法在我看来有这么个问题,这些爆改,和90%,99%,99.99%的人没有关系,这我从来没有否认过。
我从来没有说过油车适合大部分的人,我从来没有否认过电车的驾乘体验、智能化有优于油车的地方。




我的整篇回答,都在反复反复的说,我提到的除了能量密度和补能效率带来的直接续航之外的所有优势都是很极限的场景,现实选车的时候根据自己的需求选没毛病,我根本没有说油车适合所有人。
我所反对的是,禁止改装、排量税、对优秀Flex Fuel发展的忽视、强行对标欧洲过于严苛的排放法规,这些举措几乎扼死了国内内燃机产业的发展,这是不公平的。我还反对的就是电池电机比内燃机全方位优秀的理论。
通读全文,我的回答仅此而已。我文章后半部分所引的这些爆改的例子,只不过是向你们介绍世界的现实。我只是前半部分从原理,后半部分从现实上告诉你,你们之所以看到内燃机原厂车羸弱,是因为内燃机的性能爆发,高度依赖定制化的加工,且和过于严格的环保法规冲突。在任何允许改装的地方,内燃机都不是一个比电机羸弱的动力单元。只要你想,内燃机随时可以爆发出惊人的动力,同时相比电机保留轻量化和散热的优势。电机+电池的组合在性能上相比内燃机+燃料的组合并不具备你以为的绝对优势。这是世界范围的现实。
而改装这件事情,对普通人遥不可及,这种奇葩观念只是你没有见过正常的国家而已。改装和你买手机装手机壳没有什么区别。你花你的工资买到的东西,只要不是过度影响他人,都是允许的。而到底如何界定是否“影响他人”的边界,不是通过网络上争输赢扣帽子,不是预设如果开放改装会会带来多么多么大的负面影响,而是通过投票投出来的。如果你对改装车的人不满,正确的方法不是在网上说燃油车都是垃圾,改装车都是汽配城,而是投票给支持限制限制改装车的议员、或者你们叫代表,同时在社会上、媒体上发动舆论争取。反之亦然。
99%的人用不上,那剩下的10%,1%,0.01%的人,他们就不是普通人了吗? 普通人就没有伸张权力的许可了吗。其实这种观念蕴含着一个非常可怕的思想,就是多数可以随意践踏少数。今天可以是改装,明天就可以是你的加班费。
政治和思想上的东西我不多做展开。看完上述,我要你听懂一件事情,我在数据计算陈列完之后的所有例子,所有论证,只是在给各位展现燃油车的可能性、内燃机的可能性、改装的可能性。这些对你们来说接触不到,所以有部分人的认知出选了偏差,但是对于世界范围来说,电池电机根本不具备什么全方位的优势。直接或者间接抹杀改装和内燃机的发展可能,是不对的。这就是我码这么多字想表达的东西。
然后我们来看另一种评论。

如果说种种奇葩规定是我想批判的现象。这其实就是我想要批判的人。
他们嘴上说着我认知线性,他们好像看到了什么指数级的增长的未来。实际上呢?
我整篇文章有说电车/混动没有未来吗?我整篇文章有说选电车选新能源/混动就是没眼光吗?恰恰相反,我论证油车轻量化、散热的优势的时候就再三强调过,这个只有能开出极限的时候才能感知。我论证散热效率的时候,再三强调,不超过800匹也不会有什么热管理问题。

我整篇文章有说什么欧美燃油路线是对的吗?恰恰相反,我多次提到欧洲和东亚也是缺油的国家。

我整篇文章有说我国的电车路线是错的吗?恰恰相反,我多次表示电车有优势,能源战略理所应当。

我认为世界是什么变不了的吗?不是的,你电车什么时候算上散热系统能量密度和轻量化能做到和油车一样,我马上全方位支持电车。
我从来不排斥小电池的混动。因为小电池混动不用碳单体壳就可以做到1.5吨以下650匹以上。这就是原因。
这个东西就像涡轮一样,涡轮增压刚出现的时候玩车的人也是排斥的,究其根本,是因为涡轮增压那个时候还不够完善,会过热、会有很大的涡轮迟滞。但等现代涡轮、中冷克服了这些问题之后,现在还有几个人死磕自吸呢?反正不是我。
混动也好、纯电也好,你电池能量密度(算上浸没式散热)什么时候能有汽油的一半呢?届时我绝对很支持纯电车的。
我从头到尾只是从计算出发、从其它国家的现实出发,论证电车并不具备全方位的碾压的优势而已。
如果太长看不懂的话,我给你总结一句话:
我并没有反对电车,更没有反对混动,我反对的是不发展燃油车、Flex Fuel和改装产业。
我所有的论证不是在论证电车有多么的烂,多么多么的没有未来,而是在论证现阶段内燃机有什么优势。
我从来没有批判任何选择电车的人,我批判的从来都是只鼓吹电车、拉踩燃油车的人。
其实这些只要有中文阅读能力都不太难理解,本不需要我反复强调。你们也可以自己翻我上面的回答,看看我是不是这么说的。为什么这帮人这么着急的要给我扣上各种各样的帽子,想象我对电车发表了多么多么不客观的言论呢?
因为他们其实既不了解电池电机也不了解内燃机和石油,他们了解的是电车厂商和政府通过媒体给他们画的饼和营销名词、情绪输出。相信这个饼,被轻松调动情绪,让他们沉浸在自己很有认知的、很有洞察力、能客观认识世界的谎言里。而我,我只是把内燃机比电池电机厉害的方面陈列了出来,这戳破了他们相信的东西,他们自然恼羞成怒。如果随便一个人都能认识到内燃机和电池电机之间客观的能力差距,那只相信营销名词,只接触的到被筛选的信息的他们,认知到底有多低下就不言而喻了。