为什么电动汽车的最高时速往往没有燃油车高？

为什么电动汽车的最高时速往往没有燃油车高？

影响的因素其实不少，但是最主要的原因是因为电动车没有变速箱。
或者说电动车没有燃油车那么复杂的多档位变速箱，可以理解为电动车通常只有一个档位，减速比在9到10之间，大致相当于燃油车的二挡。
你想一下，你在开燃油车的时候，只用二挡，是不是极速也不高？
你可能会说，不对啊，燃油车明明二挡跑不了多快啊？有些车甚至上七八十都费劲啊？
恭喜你，你已经可以慢慢开始领悟到发动机与电动机作为汽车引擎的重要区别了。
一、为什么燃油车在二挡（减速比10左右）的极速没有电动车那么高？

因为燃油车发动机极限转速远低于电动车电机的极限转速。
假设没有变速箱，车轮是由发动机/电动机直接驱动，因为极速就是单位时间内车轮转动的极限，所以车轮能转多快，完全取决于发动机能转多快，然而现实是...发动机转不了多快。


汽油发动机的转速极限通常只有6000转左右，柴油发动机甚至要更低。造成发动机转速低的主要原因是发动机的工作方式决定的。由于发动机曲轴的旋转，是由活塞上下运动推动连杆造成的，这种结构天生就不适合高转速。过高的转速会对活塞环、活塞、汽缸造成极大的压力，导致过度磨损，降低发动机的使用寿命。
而电机的结构就没有这个缺点，天生适合高转速，所以常见电动汽车的电机极限转速都在15000转左右。
二、为什么燃油车需要变速箱，而电动车不需要？

上文中说了，燃油车发动机为了保证耐久性，天生转速就不会很高，如果没有变速箱的存在会出现起步困难、极速很低等现象。


发动机的歪歪毛病不止这一个，即便是发动机可以把极限转速搞的很高，依然需要变速箱。
因为发动机的高效区间很窄，高转速噪音又很大。
由于发动机的高燃效区间很窄，为了提高燃油经济性，变速箱还有一个作用就是让发动机尽可能保持在高效率区间运行，通常都在1500转到3000转左右。


而电动汽车的电机，在转速、效率、噪音方面，相比燃油车的发动机都具有天然的优势，变速箱这个东西对电动车来说，可以说几乎就是没任何用处的累赘。
唯一的一点点劣势就是，极速会低一些，通常都在180~190km/h之间。
那么问题来了，你真的有那么高的极速需求吗？

燃油车最高车速的核心限制因素就一条——发动机最大功率，当行驶阻力（含传动损耗）达到发动机最大功率时，汽车就达到最高车速。
但是电动汽车的最高车速除了跟电机功率有关，还要受到电机特性、转速和电池性能的限制。
以特斯拉Model 3长续航版为例，电机最大功率258kW，最高车速233km/h，然而老款180kW的老款宝马328i最高都能跑到250km/h+。Model 3的撞风面积、轮胎宽度和重量都不比老款3系差，所以它233km/h时的阻力功率绝对到不了258kW。换言之，在233km/h时，Model 3的实际输出功率远小于电机最大功率。
那么是什么限制了电机的功率呢？
1.电机的峰值功率不持久：
电机和发动机相比，峰值功率持续性差（额定功率才是可以长时间正常运转的功率），而发动机在用完最后一滴油之前保持最大功率都没问题。所以258kW的峰值功率虽高，但只能维持很短暂的时间，甚至可能只能在中等速度区间爆发（比如100-200km/h），再快时反而降功率了，导致最高车速上不去。
2.电机转速限制：
Model 3采用单级减速器，速比是9：1，235/45 R18的轮胎周长2.1米，算下来233km/h时电机转速约16600rpm，很可能已经达到这款永磁同步电机的转速上限。纵然电机能持续输出258kW，但转速用到头了，车速也还是上不去。就像你燃油车动力再足，也不可能用1挡跑到100km/h+。虽说只要调低减速比就可以解决转速过高问题，但这样会导致轮上扭矩变小，01加速变慢。在一个治超严格的国家，百公里加速5秒，极速233，和百公里加速7秒，极速260，无论实用还是宣传，明显都是前者更有利。
3.电池跟不上：
纯电动车的电池一般属于高能量型电池，优点是容量大且能量密度高，缺点是充放电峰值倍率低（混动车正相反，用高功率密度电池，优点是支持极高充放电倍率，缺点是容量小、能量密度低），目前Model 3长续航版的电池容量是82kwh，258kW意味着3C充电倍率，对这种电池来说已经相当高了（相当于20分钟把电池跑空）。从Model 3 的V3超充曲线就能看出，250kW的峰值充电功率只能维持几分钟，而且还是在低电量时才能达到。同理，放电作为逆过程，258kW的峰值放电功率大概率也就是10分钟左右的耐力，而且还只能在高电量时达成。


找了一段Model S P100D的加速过程截图，100km/h以内几乎全球无敌，车速88km/h时表显功率达到575.4kW的峰值，车速超过160km/h时功率就跌破500kW，达到220km/h时降到400kw以下。这么恐怖的输出，对电池的热管理和充放电性能都是个巨大的考验，很可能就是因为电池撑不住持续暴力输出而限制了后段功率。






总之，电动车的最高车速，不光取决于电机的理论功率，同时也受到电机转速、电池性能的牵制。燃油车就不存在这样的问题，只要油管够，就看发动机的本事了

首先说结论：
这是电动汽车不配变速箱的一个小小的副作用： 它在设计时，必须在百公里电耗(经济性)、百公里加速(动力性)、最高车速这3个指标之间作出取舍 —— 提高任何一个性能，都会降低其它至少一个性能。
这也就是多目标优化问题中所谓的帕累托最优(Pareto fronts)。
答主观察得没错：即便是高性能电动汽车的最高时速也偏低（虽然已经够用了）：例如小鹏P7最高车速170km/h、比亚迪汉最高车速185km/h；与它们5秒以内的百公里加速性能放在一起，极不相称。
这是因为电动汽车只有单个减速比：要想提高最高车速，就要降低减速比；带来的副作用就是百公里加速时间变长。
之前基于另外一款电动车，做过仿真与实验研究：

• 上方的箭头方向： 最高车速降低，加速性能提升、百公里电耗降低。
  
• 下方的箭头方向： 最高车速降低，加速性能提升、百公里电耗增加。
  

月有阴晴圆缺，人有悲欢离合，此事古难全！
如果加一个2档变速箱，可选范围就大多了：


那有没有电动车加2档变速箱呢？ 有的。
比如保时捷Taycan加了一个2档自动变速箱，最高车速230-260km/h[1]。再比如特斯拉Roadster最早也是想加的，后来没有靠谱供应商，就没加。
既然加2档变速箱这么好，那大家为啥不加呢？因为加变速箱的代价也很大啊…… 详见：
如果给电动汽车加上变速箱续航里程能不能变长？那么结论就很清晰了：在没有变速箱的情况下，电动汽车必须在在百公里电耗(经济性)、百公里加速(动力性)、最高车速这3个指标之间作出取舍。
如果你是产品规划经理，现在你有两个选择：

• 百公里加速5秒，最高车速170km/h
  
• 百公里加速7秒，最高车速220km/h
  

你觉得哪个选择更受消费者欢迎？

电动车最高车速的整车指标里面有两个
一个叫1km最高车速，说的就是瞬态的最高车速，一般考验电池和电机的峰值功率，也就是车辆能达到这个车速，但是无法一直保持这个车速。
还有一个是持续最高车速也有的是30min最高车速，就是可以一直持续保持或者保持30min以上的车速，这个就考验电机和电池的持续功率了。 @BenBear 说的其实就是这种。
最高车速的限定其实是木桶效应，限定短板:电机功率不够而转速够，那就是还没跑到最好转速车就没劲了，车速加不上去了。电机功率足够而转速不够，那就是到了最大转速避免超速不受控就停了，所以要同时看功率和转速的。
但是目前的电动车大部分都是功率足够而转速受限的，目前高转速电机大概都是1.5W，1.6W转，为了成本也好驾驶性也好，采用的是单一速比的减速器，目前大多数减速器速比都是在8-12左右，因车而异(需要权衡加速性能和电机效率进行综合匹配)，而轮胎活动半径为了造型的协调基本上也不会有太大的变化，因此最高车速就这样被限制了下来。
所以说想单纯增加最高车速，可以有几个路径
1.大功率电机配合小速比，那么整车城市工况能耗会很高，毕竟是大马拉小车了，电机综合效率会下降。
2.正常功率电机配合小速比，城市工况能耗下降没那么大，但是整车加速性能会下降
3.模仿传统燃油车，多驱动速比，可以兼顾加速性能和最高车速(tycan采用此类结构），但是换挡平顺性是个问题。
由于最高车速的使用频次是极低的，所以在低成本高驾驶体验的单档减速器的基础上，最高车速就会被舍去以强化加速性能。
其实此时应该表扬一下特斯拉，轻量化做的很好，可以在保证加速性能的基础上将速比稍微做小一些，同时电机最大转速较高，可以在单档上实现225的最高车速。

目前电动机的转速上限，永磁同步电机基本上在15000转左右，减速比大家一般都是10附近，减速比根据整车性能定义方向和看电机性能综合得到，先假设10，这样轮上转速就是1500rpm/min，225/45R18轮胎大约直径668mm，周长约2.1m。所以计算一下很简单就得到转速上限对应的极速就是189kph。


图上是比较典型的电机外特性曲线，前段恒扭矩，中后段恒功率，理论上只要功率能超过189kph巡航所需功率就能继续加速，实际经验值上，维持200kph巡航所需功率轿车约70kw，SUV大约就是85kw，所以任何提到“高性能”的电动车功率都是支持200kph+的时速的，但是往往因为电机转速限制达不到超200的极速。
如果你整车定义的时候，对于极速数据非常看重，就把减速比调小就可以让极速就上去，但是代价就是起步市区加速就更肉了。市区肉极速高，市区猛极速低，是一个二选一的问题，对于大部分来说，后者吸引力是比较大的。
更好的办法当然是采用双极减速比，比如Porsche taycan就使用了两挡AT变速箱，既保证了0-100的加速能力也保证了100-200加速能力，同时也提供了260kph的时速。