拜托，不要再说加速看扭矩这种傻话了！

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拜托，不要再说加速看扭矩这种傻话了！

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图文版：

各位网友，大家好，掐指一算有10天没出视频了，不要说有网友在后台在催更，其实我也挺想大家的。

这不就来一个重磅话题，跟大家聊下为什么决定车辆加速能力的是功率而非扭矩。

本来以为随着本人以及一些大咖的科普，这样一些错误的观点会越来越少，哪知道时不时就看到："功率决定极速，扭矩决定加速"，这种半吊子言论。

本来还挺奇怪的，这届车友怎么就带不动呢，后来发现还是"大咖"，加引号的，就是粉丝虽多，但水平不行的那种，也有这种观点。。。

唉，看不下去，我们再做一期内容，挽救下部分被带偏的网友吧。

其实一年前，我们就写过一篇文章，分别从驱动力和功率两个维度进行分析，为什么决定车辆加速的是发动机的功率，而不是扭矩。

最近在看一些电机方面的资料，突然发现，如果用电机来分析，问题会简单得多。

为了防止杠精，我们先约定两个条件，一是我们讲的加速能力是指的最大或者叫极限加速能力，二是所有的对比都假定为其它条件都一样，只有动力及传动系统会变化。

要解释这个问题，可以只用一句话，根据公式P=F*v，在某一车速时，瞬时功率大的车辆，肯定有更大的驱动力，也就是加速更快。

这就是功率决定加速能力的理论依据，不过这里面又涉及到变速机构对功率爬升速度的影响，所以我们还是结合电机及其搭载车辆的特性图，从微观层面跟大家好好分析一下。

我们先主调出一张某A级轿车驱动电机的特性图，峰值功率130kW，峰值扭矩310Nm，最高转速12000rpm，基速4000rpm，基速之前是恒扭矩输出，基速时达到最大功率，之后进入恒功率区。

为了简单讨论，我们忽略滚阻和风阻，则轮胎或车辆的牵引力为F=Ttqgi0ht/r

Ttq为电机的扭矩，ig为变速箱的齿比，电机一般都没有变速箱，所以ig=1，i0是主减速比，ht是传动效率，r是轮胎半径。

还有一个车速公式v=0.377rn/ig/i0，利用这两个公式，再选择合理的坐标轴比例，就可以将电机的输出特性，转变为车辆的牵引力-车速图。

大家可以看到，这两张图基本是一样的，都是前面一段水平线后面变成一条双曲线，它们的对应关系，就是刚刚的两条公式。

说到双曲线，如果没记错的话，这应该是初中数学就开始学的，所以车友们都懂的啊，哈哈。

双曲线函数为y=k/x，而车辆的功率公式为P=F*v，或者F=P/v，正好是双曲线的函数，所以电机进入恒功率之后是双曲线。

有了这些基础，我们来分析，为什么决定加速能力的是功率而不是扭矩。

先看一台确定的电机，如何提升其加速能力，按前面的牵引力公式，F=Ttqi0ht/r

在效率一定的条件下，想加大牵引力，可以放大主减速比，或者减小轮胎半径，但是一辆车的定位确定之后，轮胎半径也是确定的。

顺便讲个知识点，家用轿车一般都是15~18寸的轮辋，而轮辋大的车辆，轮胎扁平率会低一些，所以家用车的轮胎半径多在31~35cm之间。

别看同一款车的轮辋可能会相差不少，比如A级轿车会用15~17寸的轮辋，尺寸相差5cm，但因为扁平率的负反馈，最终车轮的半径一般也就相差几个毫米。

所以确定的电机想要提高轮上牵引力，实际上只有一个选择，用更大齿比的主减速器，也是常说的尾牙。

这时有同学会问，如果用更大的终传比就能提升车辆的加速性能，那我的miniEV搞个几十倍的终传比。

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岂不是有机会跟model3刚一下加速了，而且速度上来之后还不用担心铩不住？

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唉。。。小伙子还是太年轻啊，事情哪有这么简单。

我们来看看，减速比是如何影响车辆的加速性能，先将车辆特性图数据化，为了方便计算，我们假设传动效率为95.4%，则轮上功率由电机的130kW降低为124kW。

同时假设电机的扭矩经过齿轮组和轮胎的转换之后，轮上牵引力为6200N，再用前面车速公式和牵引力公式将电机工况图转换为车辆的工况图。

图中，最大牵引力为6200N，电机4000rpm基速对应的车速为72km/h，12000rpm对应的理论最高车速为216km/h。

若不考虑转动惯量，则加速度a=牵引力F/质量m，假设这辆背了大电池的A级车重量为1.6吨，则算得的最大加速度为0.4g，不过鉴于它们是正比关系，我们后面还是用牵引力来比较汽车的加速能力。

现在要看传动比对加速的影响，我们将传动比放大1.5倍，则最大的牵引力可达9300N，这样看加速性能确实会提升，我们看看整条牵引力曲线如何变化。

因为传动比放大1.5倍，所以车速会等比缩小，最高车速由216kph降为144kph，基速时的车速也降为48kph。

至于基速之后的轮上牵引力如何变化，各位应该还记得前面讲到的双曲线吧，因为是恒功率，所以牵引力的变化曲线仍然在原来的双曲线的延长线上，这样新的牵引力图也出来了。

我们对比下牵引力放大1.5倍后，车辆的加速能力，毋庸质疑，加速肯定是变强了，因为在车速48kph之前，牵引力由原来的6200N增加到9300N，加速度是1.5倍的增加。

车速48到72之间，加速能力也是放大扭矩后更强，到72kph之后，则两种情形的加速能力是一样的，所以如果比0-100的加速，肯定是大速比时更快。

不过，更快的加速能力是有代价的，图中的色块，红色是得到的好处，则蓝色就是代价，车辆的最高速度由原来的216下降到现在的144kph，虽然我国的高速限速是120，但这个最高车速实在太低。

另外，在同样的车速下，电机的转速也会提高，其实电机其实还好，其效率和噪音变化恶化不严重，如果是内燃机，那油耗和噪音肯定都是大幅上升的。

通过刚刚的讲解，可以知道同一台电机，想要更强的加速性能，加大速比即可，想要更高的理论车速，就降低速比，总之就是让车辆的工况图在这条双曲线上左右移动。

或者为了兼顾两头，也可以考虑搞一个两挡的变速机构，但这样肯定会增加成本，而且多数电机的转速范围，只要把速比设置好，两头都是够用的，所以鲜有电车会配一套换挡机构。

这时有人会问，如果我电机的转速足够高，那是不是意味着我可以无限放大速比来提升加速性能呢？

非也，因为还有一个抓地极限的问题，比如现在9300N牵引力就很可能已经突破了这辆车的抓地极限了，我们来估算一下。

买菜车当然都是前驱车了，所以其前后配重差不多6:4，而轮胎和路面的附着系数，家用车大概在0.8~0.9之间，我们选择0.85，这样用公式Fr=0.6*µmg，估算出该车的抓地极限大概是8000N。

所以，前面直接将牵引力放大到9300牛并不合适，如果地板油起步，车轮是要打滑滴，而且前面的最高车速也偏低，所以我们最终将轮上牵引力调整至8000N。

此时基速对应的车速可至55.8km/h，车辆的最高车速为167.4km/h，这样设置就相对合理了，起步时极限牵引力不会浪费，最高车速也算合理，调整后的车辆牵引力特性如图所示。

虽然，我们一直在讲同一台电机不同速比时的加速能力，但相信各位机智的车友已经能够明白，相同功率，不同扭矩的电机加速能力的对比情况了吧。

跟同同一台电机放大速比一样，只要电机的转速足够，我就可以让它们的加速能力一样！

该电机是130kW，310Nm，另外一台电机是130kW，400Nm，只要前者的速比倍数是后者的1.29倍，那它们的牵引力就是一样的，比如都做到8000N的抓地极限，那么它们的加速能力自然一样。

这样分析下来，应该能够理解为什么决定加速能力的是功率而不是扭矩了吧。

那么相同功率时，大扭矩的机头就没有好处了吗？也不是。

前面已经讲到了放大齿比时的代价，反过来讲，就是大扭矩的电机或者发动机的优势。

从车辆的工况回到电机或发动机的工况，相同的车速时，大扭矩的机头的转速可以更低，则其NVH和效率都可以更好，或者它们匹配了同样的传动比，则大扭矩的机头在基速前的加速能力可以更强。

Ok，前面讲了同功率不同扭矩，或者不同速比时的加速能力，那不同功率的电机又是如何来影响车辆的加速性能的呢？

还是以前面那台车为基础，我们换一台大功率的电机，为了方便计算和对比，我们假设大电机的峰值扭矩不变还是310Nm，基速是原来电机的1.5倍， 6000rpm，则该电机的峰值功率为195kW，最高转速我们也放大一点，增加到15000rpm，其对应的外特性图是这样的。

然后，我们以同样的速比和轮胎，转换成牵引力-车速图，就是这张图中的绿色曲线和坐标轴所包围的区域。

相比130kW的电机，在车速55.8kph之前，它们的加速能力是一样的，因为最大牵引力都受抓地力的限制，是8000N，此时的加速度约为0.5g。

但是超过55.8kph之后，130kW的电机已到达最大功率点，车速再增加，牵引力就会下降，相比之下195kW电机则能继续以最大牵引力加速，直到其基速拐点，83.7kph。

过了83.7kph之后，大电机的驱动力也开始下降，但因为功率更大，其驱动力仍然是小电机的1.5倍，所以加速能力也比小电机更强。

图中的绿色块就是零百加速时大电机加速能力更强的部分，当然超过100kph之后，大电机的驱动力也仍然是小电机的1.5倍。

这也是为什么功率越大的机头，越是能体现出后程的优势，起步时优势不大的原因，并不是驱动力不够，只是受限于车轮的抓地力而已。

不过，话说回来，这都是理论分析，很多性能车或是跑车，为了更好的加速性能，会想方设法提高抓地极限，比如用抓地更好的轮胎，比如用各种空气动力学套件增加下压力（这个需要一定车速）。

而最有效的方式还是直接上一套4驱系统，前面算极限抓地力时，乘了前驱车0.6左右的配重比例，，如果用四驱，那这个系数就是1。

比如，前面算得这台买菜车的最大加速度是0.5g，但是如果配上更强悍的轮胎，上加压套件，还有四驱的话，最大加速度接近甚至超过1g都有可能。

既然说到驱动方式，顺便说下后驱车的的加速是否比前驱车更强，这个难说，前驱车的优势是前轴的配重更大，能有更强的抓地力，而后驱力的优势则是车辆加速时重心后移，后轮上能产生更强的抓地力。

但问题是前置后驱车的配重，也是前重后轻，所以哪种优势更大，不好下定论，除非后置后驱，那会比前驱车更有优势。

同时，这个对比也从另外一个角度证明了，决定加速能力的是功率而不是扭矩，因为这两台电机扭矩一样，但明显大功率的电机加速能力强多了。

最后总结一下，决定车辆加速能力的是电机或发动机的功率而不是扭矩，因为只要功率和转速足够，扭矩是可以任意放大的。

同时，由于抓地力的限制，不同功率车辆起步时的推力上限可能是一样的，但小功率的车辆很快就会到达功率上限，导致加速能力下降，但大功率车辆则能够继续以最大牵引力加速。

理论上，只要功率足够大，车辆能以最大加速度持续加速到200km/h甚至更高，比如有些千匹马力的怪兽。

需要说明是，影响车辆加速的因素，除了前面忽略掉的风阻和滚阻，包括但不限于车重，轮胎，路面，传动系统的速比、效率、响应速度，发动机的响应速度，及扭矩的提升速度，当然也包括驾驶员的水平。

至于发动机的分析，结论也是一样的，功率仍然是决定性的。

大家可以看这图，经过变速机构的转换，发动机的扭矩转换成车轮上的牵引力，也是一条非常逼迫电机牵引力的曲线。

限于时长，今天就不作详细分析了，后面可以顺着这个话题讲一期，为什么相同功率时，电机的加速性能要优于涡轮机，而涡轮机要优于自吸机。

最后还是强调一下：拜托，不要再说加速看扭矩这种傻话了！尤其是那些有不少粉丝的自媒体们！

今天的CAD画图，花了不少时间精力，麻烦各位老铁一键三连，给点支持哦。