電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)勢(shì)

采用大眾高爾夫的兩款車(chē)型eGolf和GTD進(jìn)行試驗(yàn)，其中eGolf裝有85kW的電動(dòng)機(jī)，另一輛GTD裝有135kW的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)及6擋自動(dòng)變速器。兩車(chē)均行駛在平坦的高速公路上，開(kāi)始時(shí)以較低的恒定車(chē)速行駛，之后最大限度地踩下加速踏板，當(dāng)車(chē)速達(dá)到100km/h時(shí)釋放加速踏板，將得到的兩輛車(chē)動(dòng)力學(xué)特性參數(shù)的對(duì)比圖來(lái)說(shuō)明電動(dòng)汽車(chē)的運(yùn)動(dòng)學(xué)優(yōu)勢(shì)。

兩車(chē)的加速性能對(duì)比見(jiàn)圖1。從圖1可知，eGolf提前1s達(dá)到最大加速度，GTD在大部分時(shí)間內(nèi)都產(chǎn)生較大的加速度，不過(guò)在2.2s和4.2s兩次換擋時(shí)，加速度受到影響。

兩車(chē)的速度對(duì)比見(jiàn)圖2。從圖2可知，GTD需要5s速度才超越eGolf，但是其最終提前2s達(dá)到100km/h的車(chē)速。

eGolf的相對(duì)位移見(jiàn)圖3。從圖3可知，即使eGolf只在前3s內(nèi)維持較大加速度，但在前7s時(shí)間內(nèi)，eGolf都行駛在GTD前面。

圖1　eGolf和GTD的加速度對(duì)比圖

圖2　eGolf和GTD的速度對(duì)比圖

圖3　GTD于8.2s達(dá)到100km/h時(shí)eGolf相對(duì)位移圖

圖4　eGolf和GTD的功率對(duì)比圖

兩車(chē)的功率對(duì)比見(jiàn)圖4。如下式，車(chē)輛的功率P取決于汽車(chē)的質(zhì)量m、速度v和加速度a。所以，以車(chē)速v作為自變量來(lái)對(duì)比車(chē)輛的功率。

從圖4可知，在低速范圍內(nèi)，功率線性增長(zhǎng)，主要是由于恒定的驅(qū)動(dòng)力或轉(zhuǎn)矩，這取決于輪胎抓地能力。在高速范圍內(nèi)，車(chē)輛的功率由電動(dòng)機(jī)和增壓發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的最大功率決定。在更高速范圍內(nèi)，功率的微弱下降是由于摩擦所致。

刊名：European Journal of Physics（英）

刊期：2015年第36期

作者：Jan-Peter Meyn

編譯：楊曉帆