可能是迄今最詳細(xì)易懂的能耗計(jì)算分析。手把手教你計(jì)算愛車能耗!
一箱油究竟可以開多少公里?電車NEDC續(xù)航1000公里是真的嗎?汽車測(cè)評(píng)真的靠譜嗎?
其實(shí)要解答這些問(wèn)題并不難,只需看幾個(gè)參數(shù),你就能自己估算,而且可信度和準(zhǔn)確性不賴。這樣你就可以根據(jù)自己的需求挑到最適合自己的車車?yán)?!究竟怎么算呢?待我?xì)細(xì)講來(lái)。
能耗計(jì)算主要是為了拋開個(gè)人用車數(shù)據(jù)等主觀因素的影響(每個(gè)人用車習(xí)慣不一樣差別很大,用車數(shù)據(jù)無(wú)法直接對(duì)比),做一個(gè)客觀的、可以參照的、理論聯(lián)系實(shí)際的用車成本分析。本文以筆者提車前對(duì)某想one的測(cè)算為例,手把手教大家如何測(cè)算真實(shí)能耗。為什么是某想?因?yàn)樗婢呒冸姟⒓冇秃陀碗娀旌先N模式,可以一車講完油、電和油混車型的能耗計(jì)算,一舉三得。同時(shí),文末我會(huì)將測(cè)算結(jié)果與3萬(wàn)公里實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)做個(gè)對(duì)比,你就明白測(cè)算到底靠不靠譜了。
OK,讓我們切入正題。
讀完本文預(yù)計(jì)需要15~20分鐘。文章主要分為以下四個(gè)部分
一、計(jì)算所需的基本數(shù)據(jù);
二、油和電轉(zhuǎn)換之間的關(guān)系;
三、能耗與用車成本分析;
四、測(cè)算和實(shí)測(cè)之間的對(duì)比
計(jì)算所需的基本數(shù)據(jù)
根據(jù)國(guó)標(biāo)《綜合能耗計(jì)算通則》(GB/T 2589-2008)[1],汽油平均低熱值為43070 kJ/kg(這里補(bǔ)充一點(diǎn),燃料燃燒產(chǎn)物中水的形態(tài)是氣態(tài)則為低熱值,反之為高熱值,氣缸內(nèi)汽油燃燒后的溫度很高,顯然水是氣態(tài)的,因此取低熱值)。
截至《綜合能耗計(jì)算通則》(GB/T 2589-2008)附錄A
國(guó)標(biāo)《車用汽油》(GB 17930-2016)[2]中指出,在20℃環(huán)境條件下,我們?nèi)粘J褂玫?2#,95#或98#汽油的密度為720 kg/m3~775kg/m3。為了便于計(jì)算,我們?nèi)?50 kg/m3進(jìn)行計(jì)算,即0.75 kg/L。
國(guó)標(biāo)《車用汽油》(GB 17930-2016)表2~表4、表A1、表A2等均標(biāo)注為720~775,92、95、98汽油的密度均在范圍內(nèi)
同時(shí),我們一起復(fù)習(xí)一下初中物理知識(shí):1度電即1 kWh,也就是1千瓦時(shí)。電功率計(jì)算公式為W(J)= P(W) × t(s),即電做的功等于功率乘以時(shí)間,取標(biāo)準(zhǔn)單位(分別為焦耳J、瓦W和秒s),所以1 J等于1W·s。由于1 h = 3600 s,由此可以得出1 Wh = 3600 Ws = 3600 J,即1 kWh = 3,600,000 J = 3600 kJ。
油和電的轉(zhuǎn)換關(guān)系
(一)理想情況下
有了第一部分的基礎(chǔ),我們就可以計(jì)算理論情況下汽油和電之間的轉(zhuǎn)換關(guān)系[3]:
- 理論上,1 kg汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量和12度電能產(chǎn)生的熱量是相當(dāng)?shù)?/span>(43070/3600≈11.96)。
- 理論上,1度電能產(chǎn)生的熱量和83.61g汽油完全燃燒產(chǎn)生的熱量是相當(dāng)?shù)?/span>(1000/11.96≈83.61)。
- 換算成1L油來(lái)計(jì)算的話,理論上1L油完全燃燒產(chǎn)生的熱量可以轉(zhuǎn)換為約9度電(11.96×0.75≈8.97)。
到這一步為止,以上得出的結(jié)論都是沒有考慮能量損耗的理論數(shù)據(jù)。那么,對(duì)于理想one來(lái)說(shuō),1L汽油實(shí)際上能發(fā)多少度電呢?別急,我們繼續(xù)往下看。
(二)實(shí)際油電轉(zhuǎn)換效率
為了計(jì)算某想one實(shí)際油耗和產(chǎn)電之間的關(guān)系,我們還需要知道這臺(tái)車所使用的發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率。如何知道其真實(shí)的熱效率呢?根據(jù)知乎用戶“汽車知識(shí)”發(fā)表的專欄文章《理想one增程的“不理想”探討》,某想one采用的東安DAM12TD 1.2L缸內(nèi)直噴增壓式三缸發(fā)動(dòng)的萬(wàn)有特性曲線如下圖所示[4]。
東安1.2L缸內(nèi)直噴增壓機(jī)DAM12TD三缸發(fā)動(dòng)機(jī)萬(wàn)有特性圖。取自知乎汽車知識(shí)《理想ONE增程的“不理想”探討》
從圖中可以看出,該款發(fā)動(dòng)機(jī)其最低的有效燃油消耗率(BSFC)為247 g/kWh,根據(jù)第二部分第2點(diǎn),我們可以估算這款發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率為33.85%(83.61/247≈33.85%)。在該文章最后作者指出,該款發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作下,其效率僅為32%~33%(參考圖中標(biāo)紅星位置的BSFC)。
接下來(lái)我們就按32%的熱效率進(jìn)行計(jì)算(用最保守的值來(lái)估算嘛)。另外撇開一下,大家會(huì)不會(huì)覺得這個(gè)熱效率值太低了?我個(gè)人覺得是低了點(diǎn),畢竟以豐田為代表的世界一流汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率最高可達(dá)到41%了[5]。當(dāng)然,最近理想迭代升級(jí)了,L9、L8型已配備了寶馬認(rèn)證的綿陽(yáng)動(dòng)力的四缸發(fā)動(dòng)機(jī),官方給出的熱效率也達(dá)到了40%,綜合來(lái)看能耗表現(xiàn)還是有所提升的,關(guān)鍵是NVH提高了,乘車體驗(yàn)變好了??梢詤⒖肌犊赡苁瞧駷橹龟P(guān)于理想能耗最詳細(xì)的解析》一文“說(shuō)說(shuō)升級(jí)后的理想”部分。
最后,我們還需要知道這款發(fā)動(dòng)機(jī)(也叫增程器)作為發(fā)電機(jī)其發(fā)電效率如何。這里簡(jiǎn)單說(shuō)一下,所謂增程器,簡(jiǎn)單理解就是一臺(tái)汽油發(fā)電機(jī)。和普通混合動(dòng)力不同,增程器不參與驅(qū)動(dòng),而是用汽油發(fā)電,然后將電輸送給電池,再由電池提供驅(qū)動(dòng)。因此,相比直接參與動(dòng)力輸出,純當(dāng)作發(fā)電機(jī)的效率不知道比作為動(dòng)力輸出的發(fā)動(dòng)機(jī)高到哪里去了:簡(jiǎn)單查了一下百度,發(fā)電機(jī)的效率可輕松達(dá)到90%,達(dá)到95%也很正常,而先進(jìn)的達(dá)到98%以上也是有的。那我們就按發(fā)電效率90%計(jì)算(待會(huì)兒我們?cè)賮?lái)驗(yàn)證這個(gè)數(shù)值)。
此時(shí),綜上已知條件,我們就可以計(jì)算出實(shí)際使用中某想one可用1 L油發(fā)2.6度電(9×0.32×0.9=2.592)。
我們?cè)俜催^(guò)來(lái)驗(yàn)算一下前面我們?nèi)〉?0%發(fā)電效率是否合理。根據(jù)某想APP上車主反饋的平均能耗(8.2L/100km,19.3kWh/100km,取該數(shù)據(jù)時(shí)有490車主參與反饋),我們可以計(jì)算出19.3kWh可行駛的距離理論上應(yīng)相當(dāng)于7.42L油所能駕駛的距離(19.3/2.6≈7.42),而實(shí)際上每100km需要8.2 L油,由此可推算出油轉(zhuǎn)電的實(shí)際效率為90.49%(7.42/8.2≈90.49%)。結(jié)論成立。這里我想說(shuō)的是,理想one的車主早已破十萬(wàn),這里的數(shù)據(jù)只能作參考但已具備參考性,預(yù)估轉(zhuǎn)換效率應(yīng)該在85%~90%間。
能耗對(duì)比與用車成本
(一)純油模式下與油車的橫向?qū)Ρ?/span>
綜合計(jì)算下來(lái),某想one在燃油模式下,先用汽油發(fā)電、再用電驅(qū)動(dòng)車輛的能量轉(zhuǎn)化效率僅為28.96%(0.32×0.9049 ≈ 28.96%),這比東安1.2L三缸發(fā)動(dòng)機(jī)32%的熱效率還低,給這樣的增程式電車掛綠牌是不是很打臉呢?
我們來(lái)對(duì)比一下(以下數(shù)據(jù)取自汽車之家相應(yīng)車型中等配置的參數(shù)和網(wǎng)友反饋數(shù)據(jù)):
神奇的是,理想one這種看似更“蠢”的能量轉(zhuǎn)換模式,實(shí)際上比同重量級(jí)的燃油車更省油或者說(shuō)更環(huán)保。為什么會(huì)這樣呢?前文已經(jīng)計(jì)算過(guò),理想one可用1 L油發(fā)2.6度電,我們按照95#汽油的單價(jià)為8元/L,市場(chǎng)充電樁單價(jià)為1.5元/度,充2.6度電需要3.9元,也就是說(shuō)我們花了8元完成了僅需要3.9元就能行駛的里程,這個(gè)角度來(lái)算油電效率多少呢?48.75%!(3.9/8=0.4875)。這里為什么不用家用電計(jì)算?很簡(jiǎn)單嘛,汽油是市場(chǎng)價(jià),充電當(dāng)然也得按市場(chǎng)價(jià)算了嘛,就是因?yàn)樵谕饷鏇]有辦法才要找公用充電樁或者直接用油嘛。
(二)純電模式下的某想one
我們?cè)購(gòu)募冸娊嵌葋?lái)分析一下某想one。雖然配備了一塊40.5 kWh的電池組,根據(jù)汽車之家用戶“臺(tái)州車友b0ef4l”更正,實(shí)際滿電時(shí)表顯33.2度,且20款、21款增程器強(qiáng)制介入的閾值不同,分別為17%、20%,我們按21款進(jìn)行測(cè)算,純電模式下實(shí)際可用電量為電池容量的80%,即26.56 kWh(33.2×80% = 26.56)。按照官方標(biāo)示的NEDC純電續(xù)航188 km計(jì)算,實(shí)際純電里程應(yīng)該在154.11 km(33.2/40.5×188≈154.11);另外,根據(jù)用戶平均數(shù)據(jù)估算,純電續(xù)航里程應(yīng)為135.51 km(26.56/19.6×100 ≈ 135.51)。由此我們可以繼續(xù)得出,電池里程存在虛高現(xiàn)象,實(shí)際續(xù)航應(yīng)為標(biāo)注里程的87.93%(135.51/154.44≈0.8793),這里我們嚴(yán)格一點(diǎn),就按20%的虛高計(jì)算吧,那么最終可能也許大概理想one的純電續(xù)航保守估計(jì)在108 km~123 km之間(以上兩個(gè)數(shù)字各乘以0.8計(jì)算得知)。
所以個(gè)人認(rèn)為,車主在使用過(guò)程中理想one純電模式下續(xù)航超過(guò)100 km應(yīng)該都是正常的;如果低于100km,請(qǐng)直接聯(lián)系售后吧(我都算得這么嚴(yán)苛了低于100km確實(shí)說(shuō)不過(guò)去了吧?)。至于純電下續(xù)航到底是100 km也好還是130km也罷,每個(gè)人的駕駛習(xí)慣、開車風(fēng)格、路況等都不一樣,續(xù)航相差個(gè)幾十公里也不奇怪。至少?gòu)某鞘杏密嚱嵌?,純?00km(保守估計(jì)的實(shí)際里程哦)在家里有充電樁的情況下,大部分上班族是完全可以做到至少兩天一充的。
(三)用車成本
1、如果是城市用車且家有充電樁(我們這里峰電0.588元/度,谷電0.308元每度),按兩天一充算,一個(gè)月的電費(fèi)約為153.38元~292.82元(預(yù)算嘛往高了算,按表顯示滿電33.2 kWh算,電費(fèi)=33.2×單價(jià)×15),行駛里程總計(jì)1500 km(100×15=1500),合計(jì)0.11元/km~0.20元/km。
2、如果是城市用車但是家里沒有充電樁,按市場(chǎng)1.5元/度計(jì)算(電費(fèi)加服務(wù)費(fèi)),快充1小時(shí)(充至80%),另外加收停車費(fèi)以5元/h計(jì)算,兩天一充,預(yù)計(jì)一個(gè)月費(fèi)用為553.1元(33.2×0.8×1.5×15+5×15=672.6),行駛里程總計(jì)1200 km(100×0.8×15=1200),合計(jì)0.56元/公里(當(dāng)然,實(shí)際應(yīng)該比這個(gè)低,因?yàn)閾?jù)說(shuō)很多充電站有優(yōu)惠券,也不需要停車費(fèi))。
3、如果是油電混合模式駕駛,以我個(gè)人省內(nèi)工作城市和老家之間通行,行程195 km左右,高速部分127 km,普通路段68 km,油費(fèi)按8元/L計(jì)算,高速油耗按10L/100 km計(jì)算,所需油費(fèi)約101.6元(127/100×10×8=101.6),折合0.8元/km;普通路段按純電形勢(shì),以市場(chǎng)充電樁價(jià)格計(jì)算,約19.7元(68/100×19.3×1.5=19.686),折合0.29元/km;一共花費(fèi)計(jì)121.3元,綜合0.63元/km。
4、妥妥按純油行駛,則按APP中網(wǎng)友平均反饋數(shù)據(jù)計(jì)算,油耗為8.2L/100km,折合0.62元/km。
測(cè)算和實(shí)測(cè)的對(duì)比
參考《可能是迄今為止關(guān)于理想能耗最詳細(xì)的解析》一文“3萬(wàn)公里能耗實(shí)測(cè)”部分。綜合前面的測(cè)算,我們來(lái)做個(gè)對(duì)比:
可以看出,實(shí)際用車數(shù)據(jù)比測(cè)算要更驚喜一些。當(dāng)然這和每個(gè)人的開車習(xí)慣有很大關(guān)系,對(duì)我來(lái)說(shuō),這個(gè)數(shù)據(jù)已經(jīng)很不錯(cuò)了。
那么,這個(gè)測(cè)算有意義嗎?當(dāng)然有!別忘了,在測(cè)算中,我們都是按最不理想的情況來(lái)計(jì)算的,因此,買車前,如果你能接受預(yù)測(cè)數(shù)據(jù),那么自然也能接受實(shí)測(cè)能耗,畢竟實(shí)際表現(xiàn)最差也和預(yù)測(cè)一般,何況通常要好于預(yù)測(cè)能?
所以你看懂了嗎?不妨自己算一算把。歡迎大家留言討論,一起學(xué)習(xí)進(jìn)步。謝謝!
參考文獻(xiàn)
- ^《綜合能耗計(jì)算通則》(GB/T 2589-2008) https://www.doc88.com/p-98739716871448.html
- ^《車用汽油》(GB 17930-2016) https://www.doc88.com/p-7374982697464.html
- ^《一升汽油能發(fā)幾度電,熱效率又是如何計(jì)算的?》 https://www.bilibili.com/video/BV12f4y1v75U?from=search&seid=8290381672810742170
- ^理想ONE增程的“不理想”探討 https://zhuanlan.zhihu.com/p/65940704
- ^豐田發(fā)布全球最高熱效率發(fā)動(dòng)機(jī):41%!是怎么做到的? https://www.sohu.com/a/323668069_362550