[電動車專題] 電動、燃油,大不同! 認識電動車的關鍵「數字」 | U-CAR

吳加男

撰文

14,912

2020

3月

24

1、車跑起來多有力? 功率單位:瓦特(W)與馬力(hp)

進入電動車世代,要認識電動車的最首要數字,就是功率輸出。

以往,我們要評價一輛新車,最常用的指標之一就是「馬力」,馬力決定了一輛車的性格,是中規中矩的大眾車、或是熱情奔放的跑車、又或者是猛獸等級的超跑;馬力與車格、車型、機能等組合搭配之後,才又衍生出更多的分類,總的來說,馬力是影響車輛表現的關鍵指標之一。

以往要評價一輛車,最常用的指標之一就是馬力,馬力與車格、車型、機能等組合搭配之後,才又衍生出更多的分類。

到了電動車上,伴隨而來、更能直接標示動力單元的名詞變成「功率輸出」、「瓦特(W)」,很多人可能一看到功率輸出就覺得有距離感,但其實馬力也是功率輸出單位的一種,而電動車的輸出單位,變成為電功率的「瓦特(W)」,瓦特愈高、代表其功率愈高,也就意味著馬力愈高。

進入電動車時代,馬力輸出被「功率輸出」、「瓦特(W)」所取代,成為更直接標示動力性能的數據;當然,馬力數據還會存在,但最終有一天,有可能被電功率完全取代。

既然馬力與瓦特都是功率單位,兩者其實是可以換算的,1 英制馬力約為 745.7 瓦特,1 公制馬力約為 735.5 瓦特。而瓦特比較常使用的形式為 kW,讀作千瓦,也就是 1 千瓦特;舉例來說,一輛約 150 匹公制馬力的車,換算約莫為 110kW 的功率輸出水準。

我們以 U-CAR 公務車 Nissan Leaf 為例,其電動馬達輸出功率為 110kW,讀做 110 千瓦,而我們知道功率換算為公制馬力要乘上約 1.36,因此 110kW 乘上 1.36 之後得到約 149 匹馬力;反之,149 匹馬力換回電功率時,要乘 0.735,就等於約 110kW。在科學上,只要有換算就存在有誤差的可能性,因此若有原廠資料,應以原廠資料為準,若無,才建議使用換算方式。

最終,在未來,「馬力」這個名詞將可能完全被功率所取代,因為目前的充電裝置、回充機制、甚至電池組,都使用電功率或電能量單位而非馬力,一旦電動車成為主流,日常生活就會出現大量功率數字,習慣之後甚至可以快速心算出充電時間、續航里程等,此時若使用馬力單位,不僅計算上更麻煩,而且也不直覺。

在未來,「馬力」這個名詞將可能完全被功率所取代,一旦電動車成為主流,周邊的充電裝置、回充機制、甚至電池組,都使用電功率或電能量單位,使用馬力單位反而更顯麻煩且不直覺。。

2、油箱變成電池了! 電能量單位:千瓦小時(kWh)

在電動車的領域中,驅動車輛的能量來源由傳統內燃機的燃油,轉變成電池內的電能,而電能能量最被廣泛計算的單位,就是 kWh,讀做千瓦小時,代表 1 千瓦電功率在 1 小時所作的功,是一種能量單位。而白話文來說,1kWh 就是日常生活常聽到的「度」,1kWh 是 1 度電,10kWh 是 10 度電,而電動車內的電池組,無論其化學組成、形式為何,都可以透過公式計算得知其容量為多少 kWh。

電池內的電能是而驅動電動車的能量來源,而電能最被廣泛計算的單位,就是 kWh,讀做千瓦小時。

換句話說,車子所需的能量來源,由燃油的「公升」,變成電池的「千瓦小時」。為了讓讀者更有概念,我們以 Toyota Prius 為例,這款混合動力車搭載的電池組容量為 1.6kWh,也就是 1.6 度電,另一款 Toyota Prius PHEV 插電式混合動力,電池容量為 8.8kWh,而純電的 Nissan Leaf 電池容量為 40kWh,Tesla Model 3 入門的 Standard Range Plus 版本為 60kWh,當電池的千瓦小時愈高,代表內含的能量就愈多,可供純電行駛的距離理論上也就愈長。

3、電動車的能耗怎麼計算? km/kWh ?

燃油車與電動車都是消耗能量而驅動,而汽柴油車有「油耗」,當然電動車也就有「電耗」,不過其實就廣義而言,汽柴油與電能都是能源,可以透過公式計算至「焦耳」(J)單位,是能夠在同一個單位比較的;但本專題不探討此層次的問題,而是要如何計算電動車的能耗表現。

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電動車能耗計算的原理其實和燃油車相同,都是以一定的消耗能量除以行駛距離、或者以一定的行駛距離除以消耗的能量,端視計算習慣的差異,而最常見的電動車能耗表示方式有:km/kWh、Wh/km,前者代表 1 度電可行駛幾公里,類似於 1 公升行駛幾公里的概念,後者則代表每公里耗用幾瓦特小時的電能。

電動車的「電耗」計算,基本上是以一定的行駛距離除以消耗的能量,或反之;幾個常用的表示方式有 km/kWh 與 Wh/km。例如圖片的 7.2km/kWh,代表 1kWh 能量可以行走 7.2 公里。

以 U-CAR 最近一次實測的 Jaguar I-Pace 為例,經過定型化實路測試後,獲得的平均能耗表現為 4.13km/kWh,代表每 1 千瓦小時的電能可行駛 4.13 公里;若以 Wh/km 計算,換算約為 242Wh 的電能可行駛 1 公里。

4、規劃充電有學問,快充慢充別弄錯 7kW? 270kW?

購買電動車之後,充電的規劃就成為首要之重,因為電動車的充電伴隨著時間成本、密度落差(例如鄉鎮與城市)、地區差異等情況,畢竟現階段充電站的密集度與成熟度不似加油站,若未能事先規劃好通勤或出遊的充電計畫,輕者引發里程焦慮、重者沒電停在路上,都是有可能發生的。

其次,充電依照功率大小,又分有快充與慢充,一般來說,臺灣常見的交流電式的 SAE J1772、CNS 15511-2 等,被視為慢充規格,最高的功率介於 6.6kW 到 17.6kW 之間,而快充一般多指直流電式的 CHAdeMO、Tesla 的 Super-Charger、Porsche 的 800V 快充系統等,功率介於 50kW 至 270kW 之間。家用系統絕大多數屬於慢充規格,而快充系統的造價在目前來說相當高昂,50kW 的 CHAdeMO 設備約莫在百萬至數百萬新臺幣之間,功率更高的快充系統,其建置成本更高。

學會尋找充電站之後,還要會分辨是快充與慢充形式,慢充規格的最高功率多介於 6.6kW 到 17.6kW 之間,而 50kW 以上則屬快充形式。除了快慢充,充電接頭的規格也要區分清楚。

充電的規劃,首先釐清自己的「主場」在哪,最常見的可能就是透天厝的 1 樓、集合住宅的私有停車場、公有停車場等等,而如果要建置屬於自己的私有充電裝置,絕大多數都屬於慢充系統。另外,目前以鋰為基礎的化學電池系統,在快充的高功率下,會一定程度地減損其壽命,雖然電池管理程式與控制系統能夠減緩此現象,但現今仍無法完全克服此問題。

U-CAR 建議,當車輛需要長時間停放的時候(例如過夜),應該優先選擇慢充系統,慢慢將電力充飽,一來可降低電池壽命的減損,二來也可達到「停車與充電」的複合式效果;而如果是跨縣市、跨區域移動,必須優先尋找快充站,並且建議規劃 1-2 個以上的快充充電點。

所以,當車輛需要長時間停放的時候(例如過夜),應該優先選擇慢充系統,慢慢將電力充飽,一來可降低電池壽命的減損,二來也可達到「停車與充電」的複合式效果。

至於外出的時候,充電規劃應該要優先考慮快充站,畢竟時間成本上,快充與慢充的時間可能會差到十數倍甚至數十倍,若是跨區域移動,基本上應該要規劃 1-2 個以上的快充站路線,才能確保續航的安全。

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