电动汽车为什么不像燃油汽车一样采用多档位的变速箱?

骗精算了104
2019-09-03
分类: 汽车行业
标签: 电动汽车 汽车设计 汽车制造 汽车行业 汽车
网友79ea716
2019-09-09

我们都知道,纯电动车一般搭载的都是单级减速器,也就是固定齿比变速箱。传统燃油车则不同,大都匹配多级减速器,即多档位变速箱。为什么会这样呢?这是因为电动机和传统燃油发动机存在不同的动力输出特性,主要区别体现在以下几个方面:

 

1、电动机的转速范围宽。以主流的车用交流电机为例,其转速区间可达到0-15000rpm,而传统内燃机的转速范围普遍都很狭窄。一般汽油发动机的转速大概在500-8000rpm,7000rpm就是红区,甚至有些出于对发动机的保护,在6000rpm左右就会自动切断供油,至于柴油机就更低了。

 

 

电动机动力输出特性

 

2、受先天特性决定,电动机在较低转速下就能实现最大扭矩,也就不需要多级变速箱来放大扭矩。通过电动机的输出特性图我们可以很直观地看到,除了低转速下能够释放大扭矩之外,电动机还有着很大的恒功率区间,而且中低转速区间非常高效。有数据显示,电动机的运转效率接近90%,而传统燃油车的最高效率仅在42%左右。

 

3、与电动机低转速下就能释放大扭矩截然不同的是,传统燃油发动机在低转速下可输出扭矩极低,而且最大扭矩转速区间较为狭窄,普遍在1000-4000rpm。另外,越过最大扭矩转速区间后,传统燃油车的高转速区间可输出扭矩会直线下降。

 

 

以上这些传统燃油车的动力输出特性会带来哪些问题呢?首先,低扭弱导致无法启动汽车;其次,一个档位不能同时兼顾高速和低速行驶工况,这就涉及到“减速比”的问题。低扭弱,需要更大的减速比放大扭矩,车速升高后,就需要更大的减速比来获得更快的车轮转速。

 

这里举个例子,假设某量车的怠速转速为600rpm,1档怠速行进速度为5km/h,如果只有这一个档位,即使汽油机转数升至6000rpm,车速也不会超过50km/h,所以多档位是必须的。

 

而电动机得益于宽泛的有效转速区间,也就不会面临这些的问题——电机的低扭够大,而且转数足够高,可以很从容地利用某个中间档位同时实现起步和120km/h甚至更高的车速。

 

简而言之,传统燃油车之所以需要多级档位的变速箱,是为了弥补传统传统燃油发动机低转速下扭矩不足的特性。

 

纯电车单级变速箱的不足

 

电动机的动力输出特性决定了纯电动车在起步阶段有着异常优异的加速性能,比如特斯拉Model S(参数|图片) Performance 高性能版的百公里加速时间仅为2.6s,而兰博基尼Avenntador SVJ的百公里加速时间为2.8s。要知道,两款车型的价格差了好几倍!

 

 

但受制于动力输出特性,纯电动车在极速上远不如传统燃油车。Model S Performance 高性能版的极速为250km/h,兰博基尼Avenntador SVJ的极速为351km/h,足足差了100km/h。那这是什么原因导致的呢?

 

纯电动车在极速方面落后于燃油车,主要还是因为减速比。虽然纯电动车在起步阶段便可释放最大转速扭矩,但达到一定速度后,固定齿比变速箱无法帮助释放轮上扭矩,使得纯电动车在中后段加速能力疲软。另外,出于对动力电池和电动机的保护,系统也会限制最大功率的持续发力。由于不能保持持续高效的加速能力,纯电动车的极速自然而然就低了。

 

所以,纯电动汽车并非绝对地不需要多档变速器,而是现在条件下,使用多档变速器“划不来”——单档变速器就能实现不错的性能和经济性,干嘛还要使用更复杂、成本更高的多档变速器呢?当然,也有一些特殊设计的车型已经为电机匹配了多档变速器,以后会是趋势,用不了几年,普通电动小客车也可以见到多档位的变速器。


彩笔芜城
2019-09-11

那是因为“内燃机”汽车的“低转速扭矩”过低根本不足以让一辆车起步,比如某A级小轿车最大扭矩200N/M,如果没有变速箱,不靠变速箱进行扭矩放大,就凭最大200N/M的扭矩想拉走一辆接近1.5吨的小轿车难如登天,更不用说低转速下的扭矩了,还不到200N/M呢。所以“内燃机”汽车汽车不是非得用变速箱,而是它低转速扭矩不够,不用变速箱都没有办法起步。

“内燃机”的特性就是低转速下的扭矩很低,车子起步阶段的扭矩根本不够用,所以依靠“多挡位变速箱”的“低挡位”进行“降速增扭”,让车子能够开起来,然后依次升档让车子越来越快。还是那个例子某车的最大扭矩为200N/M左右,一档减速比是3,主减速比是4,理论上来看这辆车的实际最大扭矩就可以为:

200N/M*3*4=2400N/M,换句话说是这个扭矩才让汽车得以起步,要不然没变速箱把发动机烧坏车都很难移动。这就是“变速箱”对于内燃机汽车的重要性。

而电动机就完全不一样了,纯电汽车,只要将电源接通,就可以实现电机在0转速下的高扭矩,让车子起步时获得强大的力量,使得车子在逐渐加速过程毫不费力,这也解释了为什么“比亚迪唐”在纯电模式下的加速那么惊人,这就是“电机”的优势,通电扭矩就大的离谱,要不然“高铁”怎么提速那么快呢?

所以,纯电汽车可以完全放弃传统的多挡位变速箱,因为“低扭足”用不着变速箱来放大扭矩,那就没必要用了,还省去不少成本。至于为什么“电动机”扭矩那么大,本人也不清楚,还请学理工的朋友来给讲讲,我也学习学习。


isoax
2019-09-09

因为电动汽车的速度不能开到非常快,会比较危险,所以电动汽车不采用多档位的变速箱。
他咯兔卡
2019-09-09

这是因为电动汽车速度较快时,它会发生故障,所以不采用多档位的变速箱。
这很撩妹
2019-09-09

因为电动汽车加速特别的快。不需要多档位的变速箱。
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