desperadoyoyo
09-06-2014, 16:09
前言
其實開著 Model S 和大家分享電動車的日子
Andy 常常在回答大家的疑惑
也發現了許多的新問題
“電動車是不是開不遠呀？”
“電動車其實也沒有真的環保到哪去對吧？”
其實 Andy 認為這些答案都是對、但也都是不對
http://www.streetfire.net/video/143-top-gear-toyota-prius-bmw-m3-fuel_180378.htm
相信有很多夥伴們都有在 follow BBC 砸大錢製作的 Top Gear
這集 Toyota Prius vs. BMW M3
過去就讓 Andy 好好重新思考整個駕車、購車的觀念
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/201409060341220bc78b673c886c306af4030e322fa278.png
很多人都一直認為
開一輛小排氣量的小車或是動力混合車
會比一輛 4000 c.c. 的 V8 怪獸來的省油、來得環保
但在 Top Gear 以同樣速度實際測試 10 圈賽道之後
發現 Toyota Prius 的平均油耗是 17.2 mile/gallon （7.3 公里/公升）
而 BMW M3 的平均油耗居然是 19.4 mile/gallon（8.2 公里/公升）
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/20140906034246a61d00661142b2d5c6ab4e7fcf6d13c6.png
這個實驗告訴我們的
其實不是 M3 比較省油或是別買 Prius
而是如果你想省油
重點就不是你開 “什麼” 車
而是你 “如何” 開車
同樣的
今天的重點不在你開汽車還是電動車
而是你 ”如何“ 駕駛這輛車
甚至是 “如何” 取得環保的電力來源
如果你平常都認為自己是風見隼人
沒有油門一拜渾身不對勁
甚至還想開推進器
那真的不適合買 ”特斯拉“
你該買的是 ”阿斯拉“
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/20140906034352485a3f02cee4dbb2dbf56459b274c1d9.jpg
Andy 目前開了 Model S 超過 2000 km
完整把電充到飽（儀表板顯示 430 km）
最少最少可以開到 350 km
而且還是在和 GTR 來回直線加速 0~100 km/hr
十多趟的情況下開到的里程數
（一次 0~100 大概會少 4~5 km 續航力）
所以說一般日常用途真的非常足夠
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/201409060345316a00d20d47f71e938cbba5f353e9f762.jpg
這時候 Andy 就非常好奇美國那對父子 (http://www.teslamotors.com/customers/story-david-adam-metcalf)
是如何在不充電的情況下
開著 85 KW 的 Model S 駕駛 423.5 mile（681.6 km）
什麼會影響續航力？
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/20140906034702ce91ecc97a76c2dfd2c49669392b65e9.png
基本上就是各種阻力：風阻、滾動阻力、摩擦力以及熱能散失
在時速 70 km/hr 以下
滾動阻力是影響續航力的最大因素
而滾動阻力的大小
就取決於載重的多寡
載越重續航力就越少
所以如果你打完小白球都沒把球具卸下
載著一堆球桿趴趴走
對續航力也是有一定影響的喔！
然而當車子加速到 70 km/hr 以上的時候
空氣阻力的影響力就會漸漸隨著速度增加而上升
即使 Model S 的空氣阻力低到驚人的 0.24 Cd 值
當時速超過 100 km 時的耗電量還是非常可觀
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/20140906034815fa9e3ae0756be315187809885e9c5139.png
這時候我們來算一下數學
如果是完美狀況下定速 100 km/hr 耗電量約是 300 Wh/Mile = 180 Wh/Km
85000 / 180 = 472 Km
嗯... 所以說儀表板顯示的 430 km 還蠻接近真實數據的
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/201409060350233a7f4d1332fac2d991fd3dde256311cf.JPG
大家可看到滾動阻力在低速耗電量裡佔了絕大多數
即使速度上升滾動阻力基本上還是一樣不變
然而隨著速度的增加
空氣阻力所造成的耗電量就會逐漸上升
基本上以上損耗和所有汽車的情況都是差不多的
尤其車身重量達到 2.1 噸的 Model S
在滾動阻力這項完全就和相同級距大型房車一樣耗能
超低風阻當然有幫上一點忙
但說實在沒有非常顯著的節能
那為什麼 Andy 一直會說 Model S 是一輛效率極高的車呢？
馬達效率
大家會發現 Andy 漏講一個綠色區塊
“其他損耗”
裡面包含了馬達效能損失以及動力系統的熱散失
我們把他拉出來換算成效率百分比
現在姑且把電池和馬達的熱散失
通通算到 “馬達效率不彰” 的頭上
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/201409060351298425cc71396df927e612f1ae142d0ed2.png
只要時速達到 50 km/hr 以上
馬達的效率都在 90% 以上
一直要到超過 120 km/hr 才會慢慢下降
這效率高得嚇人呀！
要想想一般汽柴油車的整個動力系統效率只有慘兮兮的 30-35%
也就是因為燃油引擎的效率如此低落
因此汽柴油的油箱都必須裝配 60 公升以上
才能得到官方數據 400 公里以上的續航力（當然還是要打個折啦）
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/20140906035157548f346a9ff96c49352a2f6f7524981e.png
汽油有多厲害
每公升的汽油完全燃燒之後
大約可以產生 34 百萬焦耳
相當於是 9.6 KWh 的熱量
而 95 無鉛汽油的密度大約是 0.72 g/cm3（1 公升汽油約是 0.72 kg）
於是我們又可以推算出汽油的能量重量比約是 13,333 Wh/Kg
這樣的能量密度超高的呀！
如果要和 Model S P85 乘載一樣 85 Kw 的能量
只需要 6.38 公斤！
那 Model S 使用的鋰電池呢？
Tesla 使用的是 Panasonic 18650 鋰電池（直徑 18mm ,高 65mm）
能量重量比只有少得可憐的 252 Wh/Kg
是相同重量汽油的 1/52 !
所以相較電動車
市售汽油車的續航力設計要求比較低
不管是直四、V6、V8、V12 還是轉子引擎
車廠針對性能或環保取向
選擇引擎款式之後
儘量輕量化變速箱、車體結構
剩下就看耗油量增加或減少油箱容量
這樣續航力大致的雛形就出來了
而電動車就有著完完全全不同的顧慮
必須平衡電池重量和電量
達到最佳的電量/重量比
還要兼顧續航力
整個超複雜啊！
電池有多慘
整輛 Model S 能量儲存的核心 - 電池
能量密度只有先前所說的 252 Wh/Kg
一顆 18650 鋰電池重約 44.5 g底
一個電池磚有 77 顆電池
一個電池包內有 9 個電池磚
整個電池組有 11 個電池包
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/2014090604040440233dc6d9c69bc408de911ecbe7364d.jpg
所以整個下來是
77 x 9 x 11 = 7623 顆 3.1 Ah 的 Panasonic 18650 鋰電池
44.5 g x 7623 = 339 Kg （電池淨重）
如果再加上整個電池磚、包、組以及馬達（整個動力系統）
總重大約是 544 Kg
這樣我們才能來算 Model S 電池組真正的能量密度
85 KWh / 544 Kg = 156 Wh/Kg
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/20140906040444f89946168aef14536fc4fd5ec26fe069.jpg
其實一般使用磷酸鋰鐵電池的電動車（像比亞迪、雪佛蘭）
能量密度只有差不多 80-100 Wh/Kg
所以 Model S 的能量密度表現算是相當不錯！
那整個動力系統佔車重的比例呢？
544 / 2100 = 25.9%
可以得到 Model S 的佔比為 26%
當然以汽油車平均的 “動力系統” 所佔的 15% 車重來說（約 300公斤）
Model S 的 26% 真的是慘到不行
所以 Model S 出局了嗎？
Not yet !
因為一般內燃機所產生的爆炸所產生的熱能
都白白排放到空氣中造成空氣污染
只有動能經過活塞推舉、變速箱轉換、傳動軸分散
才能推動汽車前進
最後汽車只能將 30-35% 的燃油能量
能真正有效使用在路面上
相反的電池轉換電能給電動馬達再實際用在路面的效率
可以達到 80-90%
即使現今的發電廠能源轉換率只有 50%
相加起來的整體效率也有 40-45%
更不用說未來使用替代能源充電效率會多麼高
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/20140906035621908dc137a30128ae70e911b8c61e4014.jpg
結論
所以說 Model S 超級節能
真的不是隨便在唬爛的
即使我們今天都用汽油供應發電廠發電
再拿來充電動車
都比汽油車帶著小小發電廠爬爬走
來的環保好多好多
其實 Andy 認為環保固然重要
但在完全環保的能源普及以前
應該想辦法把現有效率低落的各種機械通通淘汰升級
因為綠能再厲害
還是抵不上效率低落帶來恐怖的能源浪費呀！
就像政府再會課稅
課了幾億幾兆
卻是用最浪費的方式使用
再多個億，路也不會平
再多個兆，食物還是一樣不安全
路鋪了再鋪
黑心食物一個接著一個
那繳這些稅到底是在養什麼好貪懶做的官呢？
試著想想一個像日本高效率的台灣會有多美好！
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/20140906035820f9612e5b5b0b042dd4d57dbb0692fc0a.jpg
所以看完這篇之後
別再說電動車也沒有多環保喔！
因為環保的第一步就是高效率
一旦提升效率
這個世界一定會多出很多很多的能源
這時候環保能源取代舊世代能源的門檻就更低囉！
我們一起來定義未來能源的世界觀
就從換 Tesla 開始吧！
其實開著 Model S 和大家分享電動車的日子
Andy 常常在回答大家的疑惑
也發現了許多的新問題
“電動車是不是開不遠呀？”
“電動車其實也沒有真的環保到哪去對吧？”
其實 Andy 認為這些答案都是對、但也都是不對
http://www.streetfire.net/video/143-top-gear-toyota-prius-bmw-m3-fuel_180378.htm
相信有很多夥伴們都有在 follow BBC 砸大錢製作的 Top Gear
這集 Toyota Prius vs. BMW M3
過去就讓 Andy 好好重新思考整個駕車、購車的觀念
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/201409060341220bc78b673c886c306af4030e322fa278.png
很多人都一直認為
開一輛小排氣量的小車或是動力混合車
會比一輛 4000 c.c. 的 V8 怪獸來的省油、來得環保
但在 Top Gear 以同樣速度實際測試 10 圈賽道之後
發現 Toyota Prius 的平均油耗是 17.2 mile/gallon （7.3 公里/公升）
而 BMW M3 的平均油耗居然是 19.4 mile/gallon（8.2 公里/公升）
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/20140906034246a61d00661142b2d5c6ab4e7fcf6d13c6.png
這個實驗告訴我們的
其實不是 M3 比較省油或是別買 Prius
而是如果你想省油
重點就不是你開 “什麼” 車
而是你 “如何” 開車
同樣的
今天的重點不在你開汽車還是電動車
而是你 ”如何“ 駕駛這輛車
甚至是 “如何” 取得環保的電力來源
如果你平常都認為自己是風見隼人
沒有油門一拜渾身不對勁
甚至還想開推進器
那真的不適合買 ”特斯拉“
你該買的是 ”阿斯拉“
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/20140906034352485a3f02cee4dbb2dbf56459b274c1d9.jpg
Andy 目前開了 Model S 超過 2000 km
完整把電充到飽（儀表板顯示 430 km）
最少最少可以開到 350 km
而且還是在和 GTR 來回直線加速 0~100 km/hr
十多趟的情況下開到的里程數
（一次 0~100 大概會少 4~5 km 續航力）
所以說一般日常用途真的非常足夠
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/201409060345316a00d20d47f71e938cbba5f353e9f762.jpg
這時候 Andy 就非常好奇美國那對父子 (http://www.teslamotors.com/customers/story-david-adam-metcalf)
是如何在不充電的情況下
開著 85 KW 的 Model S 駕駛 423.5 mile（681.6 km）
什麼會影響續航力？
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/20140906034702ce91ecc97a76c2dfd2c49669392b65e9.png
基本上就是各種阻力：風阻、滾動阻力、摩擦力以及熱能散失
在時速 70 km/hr 以下
滾動阻力是影響續航力的最大因素
而滾動阻力的大小
就取決於載重的多寡
載越重續航力就越少
所以如果你打完小白球都沒把球具卸下
載著一堆球桿趴趴走
對續航力也是有一定影響的喔！
然而當車子加速到 70 km/hr 以上的時候
空氣阻力的影響力就會漸漸隨著速度增加而上升
即使 Model S 的空氣阻力低到驚人的 0.24 Cd 值
當時速超過 100 km 時的耗電量還是非常可觀
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/20140906034815fa9e3ae0756be315187809885e9c5139.png
這時候我們來算一下數學
如果是完美狀況下定速 100 km/hr 耗電量約是 300 Wh/Mile = 180 Wh/Km
85000 / 180 = 472 Km
嗯... 所以說儀表板顯示的 430 km 還蠻接近真實數據的
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/201409060350233a7f4d1332fac2d991fd3dde256311cf.JPG
大家可看到滾動阻力在低速耗電量裡佔了絕大多數
即使速度上升滾動阻力基本上還是一樣不變
然而隨著速度的增加
空氣阻力所造成的耗電量就會逐漸上升
基本上以上損耗和所有汽車的情況都是差不多的
尤其車身重量達到 2.1 噸的 Model S
在滾動阻力這項完全就和相同級距大型房車一樣耗能
超低風阻當然有幫上一點忙
但說實在沒有非常顯著的節能
那為什麼 Andy 一直會說 Model S 是一輛效率極高的車呢？
馬達效率
大家會發現 Andy 漏講一個綠色區塊
“其他損耗”
裡面包含了馬達效能損失以及動力系統的熱散失
我們把他拉出來換算成效率百分比
現在姑且把電池和馬達的熱散失
通通算到 “馬達效率不彰” 的頭上
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/201409060351298425cc71396df927e612f1ae142d0ed2.png
只要時速達到 50 km/hr 以上
馬達的效率都在 90% 以上
一直要到超過 120 km/hr 才會慢慢下降
這效率高得嚇人呀！
要想想一般汽柴油車的整個動力系統效率只有慘兮兮的 30-35%
也就是因為燃油引擎的效率如此低落
因此汽柴油的油箱都必須裝配 60 公升以上
才能得到官方數據 400 公里以上的續航力（當然還是要打個折啦）
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/20140906035157548f346a9ff96c49352a2f6f7524981e.png
汽油有多厲害
每公升的汽油完全燃燒之後
大約可以產生 34 百萬焦耳
相當於是 9.6 KWh 的熱量
而 95 無鉛汽油的密度大約是 0.72 g/cm3（1 公升汽油約是 0.72 kg）
於是我們又可以推算出汽油的能量重量比約是 13,333 Wh/Kg
這樣的能量密度超高的呀！
如果要和 Model S P85 乘載一樣 85 Kw 的能量
只需要 6.38 公斤！
那 Model S 使用的鋰電池呢？
Tesla 使用的是 Panasonic 18650 鋰電池（直徑 18mm ,高 65mm）
能量重量比只有少得可憐的 252 Wh/Kg
是相同重量汽油的 1/52 !
所以相較電動車
市售汽油車的續航力設計要求比較低
不管是直四、V6、V8、V12 還是轉子引擎
車廠針對性能或環保取向
選擇引擎款式之後
儘量輕量化變速箱、車體結構
剩下就看耗油量增加或減少油箱容量
這樣續航力大致的雛形就出來了
而電動車就有著完完全全不同的顧慮
必須平衡電池重量和電量
達到最佳的電量/重量比
還要兼顧續航力
整個超複雜啊！
電池有多慘
整輛 Model S 能量儲存的核心 - 電池
能量密度只有先前所說的 252 Wh/Kg
一顆 18650 鋰電池重約 44.5 g底
一個電池磚有 77 顆電池
一個電池包內有 9 個電池磚
整個電池組有 11 個電池包
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/2014090604040440233dc6d9c69bc408de911ecbe7364d.jpg
所以整個下來是
77 x 9 x 11 = 7623 顆 3.1 Ah 的 Panasonic 18650 鋰電池
44.5 g x 7623 = 339 Kg （電池淨重）
如果再加上整個電池磚、包、組以及馬達（整個動力系統）
總重大約是 544 Kg
這樣我們才能來算 Model S 電池組真正的能量密度
85 KWh / 544 Kg = 156 Wh/Kg
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/20140906040444f89946168aef14536fc4fd5ec26fe069.jpg
其實一般使用磷酸鋰鐵電池的電動車（像比亞迪、雪佛蘭）
能量密度只有差不多 80-100 Wh/Kg
所以 Model S 的能量密度表現算是相當不錯！
那整個動力系統佔車重的比例呢？
544 / 2100 = 25.9%
可以得到 Model S 的佔比為 26%
當然以汽油車平均的 “動力系統” 所佔的 15% 車重來說（約 300公斤）
Model S 的 26% 真的是慘到不行
所以 Model S 出局了嗎？
Not yet !
因為一般內燃機所產生的爆炸所產生的熱能
都白白排放到空氣中造成空氣污染
只有動能經過活塞推舉、變速箱轉換、傳動軸分散
才能推動汽車前進
最後汽車只能將 30-35% 的燃油能量
能真正有效使用在路面上
相反的電池轉換電能給電動馬達再實際用在路面的效率
可以達到 80-90%
即使現今的發電廠能源轉換率只有 50%
相加起來的整體效率也有 40-45%
更不用說未來使用替代能源充電效率會多麼高
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/20140906035621908dc137a30128ae70e911b8c61e4014.jpg
結論
所以說 Model S 超級節能
真的不是隨便在唬爛的
即使我們今天都用汽油供應發電廠發電
再拿來充電動車
都比汽油車帶著小小發電廠爬爬走
來的環保好多好多
其實 Andy 認為環保固然重要
但在完全環保的能源普及以前
應該想辦法把現有效率低落的各種機械通通淘汰升級
因為綠能再厲害
還是抵不上效率低落帶來恐怖的能源浪費呀！
就像政府再會課稅
課了幾億幾兆
卻是用最浪費的方式使用
再多個億，路也不會平
再多個兆，食物還是一樣不安全
路鋪了再鋪
黑心食物一個接著一個
那繳這些稅到底是在養什麼好貪懶做的官呢？
試著想想一個像日本高效率的台灣會有多美好！
https://cache.iphone4.tw/phpupload/savefiles/20140906035820f9612e5b5b0b042dd4d57dbb0692fc0a.jpg
所以看完這篇之後
別再說電動車也沒有多環保喔！
因為環保的第一步就是高效率
一旦提升效率
這個世界一定會多出很多很多的能源
這時候環保能源取代舊世代能源的門檻就更低囉！
我們一起來定義未來能源的世界觀
就從換 Tesla 開始吧！