燃油车与混动汽车相比较，谁更适合在高速公路上行驶

如果买车只用来跑高速公路，那么无疑单燃油动力车型更理想。这并不是说混动车型不好，只是在高速路况上混动的调峰优势被大幅度削弱，而内燃机在高速公路理想条件下更容易保持高效输出。其次同款车型的燃油版本往往比混动版本更便宜，所以如果车子仅仅是用来跑高速，那么燃油车更好。

混动的本质在于帮助内燃机调峰，也可以简单理解成是帮助内燃机去选择做最善于做的工作。内燃机的效率并不是固定的，虽然它往往具备一个看上去不错的峰值效率，比如40%、41%甚至更高。当然如今国内外很多品牌的发动机都已具备了这样的热效率，但日常用车中能发挥出多少？车子实际使用中面临复杂、多变的工况，发挥出峰值热效率只是奢望。

关键看平均热效率能有多少，如上图所示某大型汽车品牌40%热效率机型。当它达到峰值40%热效率时需要满足转速2400-2600转的范围，负荷要达到至少75%以上。也就是说想要这台机器达到且保持在40%热效率运行，需要将转速稳定在2400-2600转的范围内，并保持扭矩输出在160nm左右（每循环输出）。那不妨思考下此时发动机输出功率是多少？

根据功率=扭矩*转速/9550可以计算出当发动机此时输出功率约40千瓦，知道40千瓦的输出功率可以让车子跑多快么？汽车保持匀速行驶时对功率要求并不大，对于大部分车用车而言（太轻、太重的除外），40千瓦的输出功率能让车子保持110-130千米的时速行驶。而110-130千米的时速恰恰是车辆跑高速时所能达到的功率，也就是说只有在高速公路上行驶才能真正发挥出内燃机的峰值热效率。

内燃机在非理想工况下的状态

写到这各位该明白各种发动机所打出的高热效率招牌究竟是什么意思了吧？根据上文的数据2400-2600转、负荷75%以上时才能让机器达到40%峰值特效。但大多数车友日常用车均以城市行驶为主，在市区内复杂、拥堵的路况环境下，发动机能稳定保持在理想转速、理想负荷下么？2400-2600转、75%以上负荷输出对在城市运行的车子太难。

面对拥堵的路况车子走走、停停。要么转速不够理想、要么负荷不够理想，偶尔转速与负荷都达到理想状态但却保持不住，比如遇红灯了是不是要停车？所以无论内燃机峰值热效率有多高，那仅仅是在理想转速、理想负荷下所达到的（换言之是理想路况）。而一旦路况与理想状态不符，那么热效率也会降低，比如峰值热效率40%、41%的机器在市内行驶时的实际热效率仅为33%-35%。

如何让发动机始终保持峰值热效率运行？

过去的内燃机峰值热效率低，实际热效率更低。现如今的内燃机热效率做到了40%-45%可实际热效率还是不太高。这是不是就令人有了一种高热效内燃机白研究了的错觉？如果高热效率内燃机仅仅是为纯燃油车去服务那么其存在价值的确不太高。但用于混动或增程电车上，那么高热效率内燃机的意义就太大了。因为混动或增程电车均能让内燃机始终（绝大部分工况下）保持在峰值热效率工况下运行。

电机的效率特性

电机与内燃机古怪的脾气不同，它稳定且不要求运行环境，当然这得益于它用电（热力学课本上有提到电能比热能更高级）。实际意义就是电机峰值效率高，高效区间转速更宽泛几乎覆盖全域。如上图所示某自主汽车品牌所研发的高效内燃机与电机，电机高效区间达到90.3%，峰值效率97.5%。这代表了什么？实际意义就是电机保持高效对转速与负荷的要求超低，也就是说使用者可以随心所欲的调整踏板行程，它的效率基本都能保持在90%以上。

比如电机在4000转时效率90%以上，当转速达到8000转时效率还是90%以上。受到转速与负荷的影响很小，所以绝大多数纯电汽车没有变速箱需求（配变速器能提高续航，但收益不可观，2%左右），不需要变速器辅助调节转速与负荷。写到这分别描述了内燃机与电机的特性及效率分布状态，早期的电车面临电池小高功率输出状态下（高速公路行驶）电量不够。而内燃机太调皮，续航不存在问题但保持高效运行太困难。

内燃机、电机的终极体—混合动力单元的产生

内燃机无论把热效率拉到多高，其实都很难直面脾气怪异的劣势，但电机则没有这种不稳定的脾气。在纯电汽车理念还未成为共识的时代，设计师并不会判断出未来某一天纯电汽车会普及，他们能做的仅仅是尽可能的保证内燃机能长时间保持高热效运行。如何实现内燃机在各种复杂工况下皆可保持高效运行？这就引入了内燃机的电动化概念，也就是打造混合动力单元，让电机、内燃机实现互补，最终实现节油的目的。

而实现这一目标的方式就是利用接近全域高效的电机去做内燃机效率低的活，比如在城市中行驶的车子起步、提速，这两种工况下内燃机效率超低（燃烧也不好），油耗是很高的。混动单元就是利用电机辅助内燃机来完成起步、提速，尽量减少或不用内燃机在这个过程中的输出。当车速提高逐渐进入一个稳定的运行状态后，电机逐渐减少或停止输出（不同品牌控制逻辑略有不同），而处于高效状态下的内燃机开始全力输出。

而保持在高效状态运行时全力输出的内燃机再利用动能输出的富余拖动发电机给电池充电，这就是滚动概念下电机、内燃机相互之间的互补。混动的意义本就是利用电机来帮助内燃机长时间、稳定地保持高效运行，而通过上文的计算我们能发现内燃机在高速公路的路况上运行可以直接达到或接近峰值热效率。既然依靠自身就能达到且保持峰值热效率运行，那么对电机的依赖就小了。所以如果一辆车只用来跑高速，那么选择混动不如纯燃油车。

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