近些年来，电动汽⻋数量和市场占有量都在不断增⼤。2021年全球电动汽⻋销量达到了675万辆，⽐2020年增⻓108%。电动汽⻋在全球轻型汽⻋销量中的份额也从2020年的4.2%上升到2021年的8.3%，⼏乎翻倍。2022年，纯电动汽⻋交付量再攀新⾼，这表明⼈们对电动汽⻋的认可度在不断提⾼。尽管电动汽⻋还存在续航短、充电慢等问题，但这些问题正在被慢慢优化和解决。
就⽬前的发展趋势来看，电动汽⻋相⽐于燃油汽⻋有着明显的优势：1. 电动汽⻋的售价更便宜，⽬前国家对于购买新能源汽⻋会给予⼀定的补贴；2. 电动汽⻋更为节能环保，⽆尾⽓排放，符合绿⾊出⾏理念；3. 电动汽⻋没有复杂的变速结构，动⼒响应快、噪⾳低；4. 电动汽⻋⽤⻋成本低，电耗费⽤要远⼩于燃油汽⻋油耗费⽤。电动汽⻋到底能在多⼤程度上节能环保？
可以建⽴模型分析并回答以下问题：电动汽⻋的功率是多少，百公⾥耗电量是多少？⼀年⼤约需要多少电费？相对于传统燃油汽⻋，电动汽⻋每年能节省多少费⽤，减少多少碳排放？本⽂不考虑汽⻋在启动、加速和制动过程中额外消耗的能量。汽⻋以⼀定速度在平坦的道路上⾏驶时，所需的功率主要与汽⻋的重量和速度有关。汽⻋在平坦道路上保持匀速⾏驶必须克服来⾃地⾯的滚动阻⼒和来⾃空⽓的空⽓阻⼒。
滚动阻⼒是指汽⻋在⾏驶时⻋轮与地⾯相互作⽤⽽产⽣的阻⼒，其⼤⼩与汽⻋重量成正⽐。空⽓阻⼒是指汽⻋在⾏驶时受到的空⽓作⽤在⾏驶⽅向上的分⼒，其⼤⼩与汽⻋迎⻛⾯积和速度的平⽅成正⽐。滚动阻⼒和空⽓阻⼒的合⼒可表示为上式右端第⼀项为滚动阻⼒，第⼆项为空⽓阻⼒。其中为滚阻系数，为汽⻋质量，为重⼒加速度，为空⽓密度，为⻛阻系数，为汽⻋迎⻛⾯积（正⾯投影⾯积）。滚阻系数和⻛阻系数⼀般可由实验确定。
汽⻋功率输出可表示为牵引⼒乘以速度。汽⻋匀速⾏驶时，牵引⼒⼤⼩等于阻⼒⼤⼩。因此，汽⻋的能耗（功率）可表示为速度的函数其中为发动机和传动系统综合能量转换效率。若汽⻋以速度⾏驶，1 kWh = 3.6 J 的能量可供汽⻋⾏驶的时间和距离分别可表示为因此，每⾏驶⼀百公⾥需要消耗的能量为（单位：kWh）上式表明，汽⻋百公⾥能耗也是速度的函数。
如果知道每年汽⻋⾏驶的距离，以及每 kWh 的能耗成本，就可以很容易求出每年的⽤⻋成本了。上⽂建⽴的模型给出了汽⻋单位时间能耗、每 kWh 能量能⾏驶的距离、以及百公⾥能耗。对于⼀个⼀般的电动汽⻋来说，其质量（包括⼀个 65 kg 的⼈）约为 = 1900 kg，迎⻛⾯积约为 m（图 4），滚阻系数为 = 0.015，⻛阻系数为 = 0.23。电动汽⻋的能量转换效率较⾼，约为 = 90%。
空⽓密度为 = 1.2 kg/m，重⼒加速度 = 9.8 m/s。将以上参数代⼊模型，可以得到⼀辆电动汽⻋的能耗功率（图 5）和百公⾥耗电量（图 6）。曲线表明，速度越⼤，能耗也越⼤，百公⾥耗电量也越⼤。
特别的，市区道路⻋速⼀般为 = 60 km/h 左右，相应的能耗约为 6.75 kW，百公⾥耗电约 11.25 度；⾼速道路⻋速⼀般为 = 100 km/h 左右，相应的能耗约为 15.92 kW，百公⾥耗电约 15.92 度。根据现在⼤部分⼈⽤⻋的情况来看，家⽤汽⻋主要在市区道路⾏驶，每年约⾏驶 1 万公⾥（差不多每天 28 公⾥）。
因此，电动汽⻋每年的⽤电量约为⼤部分公共充电桩的电价根据峰⾕平时段不同，价格在 0.7-1.5 元/kWh，取平均约 1.0 元/度。因此，⼀辆电动汽⻋的⽤⻋成本约为 1125 元。尽管电动汽⻋⾏驶过程中并不释放⼆氧化碳，但发电过程会释放。电动汽⻋每年消耗 1125 度，发这么多电会释放多少⼆氧化碳呢？
⽬前，我国仍是⼀个以⽕⼒发电为主的国家，全国电⽹每⽣产⼀度上⽹电量的⼆氧化碳排放量约为 0.581 kg。因此，电动汽⻋每年的⼆氧化碳排放量为对于外形、重量都⼀致的燃油汽⻋，其⼀年的⽤⻋成本⼜会是多少呢？以 95 号汽油为例，其密度约为 0.737 kg/L，1 kg 汽油燃烧时约放热 12.9 kWh，则燃烧⼀升汽油放热为 0.737 12.9 = 9.51 kWh。
燃油汽⻋的发动机和传动系统综合能量转换效率通常不⾜ 20%，并且与⻋速有关。与电动汽⻋不同，燃油汽⻋存在怠速状态，只要发动机在运转，哪怕汽⻋没有⾏驶，都需要消耗燃料。因此，低速⾏驶状态下能量转换效率较低。为了简化计算，本⽂假设在 60 km/h 的速度下，燃油汽⻋的能量转换效率为 = 18%。要以同样的速度跑同样的距离，燃油汽⻋从汽油获取的有效能量应该与电动汽⻋从电能获取的有效能量相等。
因此，燃油汽⻋百公⾥耗油量（单位：升）满⾜上式可得百公⾥耗油 = 5.9 L。每年⾏驶 1 万公⾥需要 590 升汽油。⽬前，全国 95 号汽油平均价格约为 9 元/升。因此，燃油汽⻋每年的⽤⻋成本约为 590 9 = 5310 元。这表明，燃油汽⻋⽤⻋成本约为电动汽⻋的 5310/1125 = 4.72 倍，电动汽⻋每年可节省约 5310 - 1125 = 4185 元。
燃油汽⻋每年耗油 590 升，这会释放多少⼆氧化碳呢？1 kg 汽油可产⽣ 3.3 kg ⼆氧化碳，1 L 汽油可产⽣ 3.3 0.737 = 2.43 kg ⼆氧化碳，则燃油汽⻋每年的⼆氧化碳排放量为因此，每辆电动汽⻋每年约可减少 1433.7 - 653.6 = 780.1 kg 的⼆氧化碳排放，这差不多相当于 36 棵树⼀年吸收的⼆氧化碳量。
为了计算电动汽⻋相对燃油汽⻋每年能节能减排多少，本⽂应⽤汽⻋匀速⾏驶时的⼒学平衡，建⽴了汽⻋能耗（功率）模型。在此基础上，以⼀个特定的电动⻋为例，计算出了电动汽⻋（以 60 km/h 的速度）百公⾥耗电约 11.25 度，⼀年的⽤⻋成本约 1125 元，⼀年的⼆氧化碳排放量约 0.65 吨。
⽽对于外形、重量都⼀致的燃油汽⻋，其百公⾥耗油约 5.9 升，⼀年的⽤⻋成本约 5310 元，⼀年的⼆氧化碳排放量约 1.43 吨。计算结果表明：相较于燃油汽⻋，电动汽⻋每年可节约 4185 元⽤⻋费⽤，减少 0.78 吨⼆氧碳排放。尽管本⽂的模型结果表明，电动汽⻋在节能减排⽅⾯优势明显，但⽬前全球电动汽⻋在轻型汽⻋市场占有率仍然不⾜ 10%。
这是因为相较于燃油汽⻋，电动汽⻋也存在很多缺点：1. 电池的续航能⼒不⾜，且充电难、充电慢；2. 电池⼯作寿命短，维护和更换费⽤⾼昂；3. 电池热稳定性差，容易引起⾃燃等事故；4. 安全性能不⾜，在遭受外部撞击时，电芯内部易失控起⽕。以上四⽅⾯也是未来电动汽⻋需要重点解决或优化的问题。