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新能源百科|电动车不配有变速箱吗?

原标题:新能源百科|电动车不配有变速箱吗?

图|雷润雨 文|雷润雨

彩票走势_彩票官网_彩票3d[搜狐汽车·E电园]在燃油车大行其道的时候,厂商纷纷会宣传自家车型搭载6AT或7速双离合变速箱,要么就说变速箱来自爱信或采埃孚。但走入电动车时代后,似乎没有谁再标榜自己使用何种变速箱,从而大家会认为电动车没有变速箱这一结构,这是否是一个误区呢?电动车是不配拥有变速箱吗?我们用本次新能源百科为大家解答这一问题。

[·1·发动机有缺陷,所以要有变速箱]

彩票走势_彩票官网_彩票3d作为燃油车三大件之一,变速箱的存在是由发动机的物理性质所决定的。发动机机虽然经历了上百年的发展,但依旧无法摆脱两个致命的缺点,一是低转速下输出扭矩较低,难以保证发动机正常运转,二是高转速下输出扭矩下降明显。

彩票走势_彩票官网_彩票3d当然,这和发动机本身的特性有关,或许一些学机械的朋友会知道“发动机特性曲线”这个东西,展示了发动机在不同转速下功率和扭矩的变化,比如下面这张图(蓝色的是扭矩,红色的是功率):

彩票走势_彩票官网_彩票3d简单来说,单纯一个发动机,既无法驱动车辆前进,也无法兼顾低速和高速行驶。因此需要通过离合器和变速箱,灵活调节不同车速和不同动力需求下的发动机转速。此外,发动机的合理工作范围也比较窄,一般为1000-4000rmp。变速箱为了让发动机转速保持在合理的工作范围,就无法固定在一个减速比来匹配行驶需要的转速,因此需要多个挡位来提高发动机的效率。总而言之,变速箱是内燃机时代的“遗留产物”,因转速带来在扭矩方面的缺陷,让变速箱必须存在。

[·2·电机有先天优势,单速变速箱基本能搞定]

首先要告诉大家,电动车是有变速箱的,目前大多数电动车采用的都是单速变速箱,也就是说只有一个挡位的单挡减速器,可谓“一挡走天下”。由此一来,燃油车变速箱中的换挡逻辑和换挡顿挫等问题也就不复存在。

Ps:减速器和变速器两者都是工作机与原动机之间速度变换的装置。其中将原动机转速变换成一种固定转速输给工作机的装置称为减速器(一般是降低原动机转速,实现定传动比传动);将原动机转速变换成多种转速输给工作机的装置称为变速器(实现可变传动比传动),下图是减速器的工作原理。

彩票走势_彩票官网_彩票3d相比于发动机的“先天缺陷”,电机则更能够让人省心些。跟发动机相比,电动车的电机有两个截然不同的特点。首先是零转速下便可输出最大扭矩,因此不需要设置怠速,静止时电机关闭即可。此外,电机的工作范围特别宽,一般为0-7000rmp,所以不同动力下电机的转速也能满足,只需要一个减速器来提高电动高转速下的输出扭矩。

彩票走势_彩票官网_彩票3d我们再来看看电机的特性曲线,就用这个被用烂了的特斯拉的例子吧(实线是扭矩,虚线是功率)。从图中我们可以看出,在转速为0的时候就可以输出最大扭矩,不但不需要怠速,而且减速比也可以做得相对比较小,所以电动车搭载的那个“单速变速箱”其实是个减速器。

彩票走势_彩票官网_彩票3d由此可见,即使没有变速箱,电动车也可以照常行驶,并可享受与之带来的好处。相比变速箱,单级减速器传动效率更高,而且不存在换挡过程中的顿挫感,更重要的是对电动车轻量化的贡献。

[·3·两挡变速箱可使运转更高效]

既然单速变速箱已被大范围应用,貌似也已经实现了“一挡走天下”,难道真的不需要两个或多个挡位吗?答案当然不是了!

彩票走势_彩票官网_彩票3d有了变速箱的电动车,在工作时会处于更加高效的状态。前面提到,电机的工作范围较广,但相对来说,在中低转速的情况下,电机的扭矩非常足,工作效率也相对较高。但在高转速的情况下,电机的效率和扭矩则会急速下降。而两挡变速箱的作用就是使电机尽量工作在高效率的转速区间,从而达到降低损耗和提高续航里程的效果。此外,曾有研究结果显示,与单速变速箱相比,两挡变速箱可节省电量达13%。我们再用一张图直观为大家展示。

彩票走势_彩票官网_彩票3d蓝色区域为电机的低效率区域(80%-90%),红色区域为高效率区域(90%-93%)。在起步阶段,电机转速较低,为避免蓝色区域,需要变速箱提高电机转速到红色区域。而在高速行驶阶段,电机转速较高,为避免蓝色区域,则需要变速器降低电机转速到红色区域。由此来看,只有两挡变速箱才能使汽车在高低速情况下均保持在红色区域。在量产车当中,为了达到兼顾加速性能和高速性能,保时捷Taycan、奥迪e-tron就使用了两挡变速箱。

[·4·两挡变速箱暂无法大规模应用]

彩票走势_彩票官网_彩票3d通过以上内容不难看出,两挡变速箱对电动车来说,是锦上添花的好事。那么问题来了,既然两挡变速箱这么好,为何还没有被大规模应用?答案无外乎两点,一是性价比不高,二是供应链跟不上。

彩票走势_彩票官网_彩票3d第一,传统变速箱的设计复杂,成本高,体积大,即使设计得再精密也存在效率损耗。对于电动车来说,没有必要为了一点点的改良而加入这么一个费成本,占空间,又还损耗续航里程的机械结构。省下变速箱的空间还可以用来安放更多的电池包,提升纯电动车的续航里程。

第二,两挡变速箱能否快速或是大规模的投入市场,还与相关产业链、供应链的成熟程度有关,这一点从国内自动变速箱此前的发展历程中便能看出。自动变速箱的控制和设计上的瓶颈或许没那么难以克服,但是自动变速器需要具备精密机械制造能力的产业链,而国内在这一方面还并不成熟。

[·5·全文总结]

总而言之,电动车没有变速箱就可以正常行驶,主要是因为电机的功能相比发动机的功能简单又强大的多。但为了让电机处在高效的运转区间内,变速箱也就应运而生。而单速变速箱是目前电动车的主要选择,但是随着相关技术的成熟,两挡变速箱未来有望成为一大趋势。

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