电动汽车有变速箱吗
2019-01-07 08:10来源:我爱汽车网阅读量:

我们车迷都知道,燃油车有5AT、6AT、CVT、7DCT等等不同的变速箱,甚至有人看到大众双离合肯定要跳出来黑一波,遇到4AT也免不了diss一下。那么你们有没有想过,为啥电动车就没有这么多弯弯绕绕,都是一档变速箱呢?今天邦老师就带大家看看这个问题。

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■ 发动机居然有个先天缺陷?所以必须要有变速箱

这和内燃机本身的特性有关,可能一些学机械或者汽车的朋友会知道“发动机特性曲线”这个东西,展示了内燃机在不同转速下功率和扭矩的变化,比如下面这个图:(蓝色的是扭矩,红色的是功率)

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我们可以看出,内燃机的扭矩输出有2个特点:1. 低转速下无法输出转矩。2. 高转速下最大输出转矩降低。

这个特点首先导致了一个大问题:没法起步。

我们知道,轮上扭矩=发动机输出扭矩x减速比,减速比越大,发动机经过放大后实际在车轮端输出的扭矩就越大。从上面曲线来看,发动机在转速为0的时候,扭矩几乎为0。所以0转速起步根本就不可能,都需要设定一个怠速来起步,还需要一个比较大的减速比来放大扭矩。

■ 电机没有这个缺陷,单级减速器搞定

我们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)。他在转速为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。

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所以电动车搭载的那个“单速变速箱”其实是个减速器。

■ 911 VS Model S——电机加速是真的猛

这是特斯拉和保时捷911的特性曲线对比图,好的来看一道应用题:已知特斯拉的减速比为9.73,轮胎直径我们取个70厘米吧,保时捷1挡速比为13.45,轮胎直径就认为跟特斯拉一样吧,那么在电机和发动机转速都为8000转时,他们的车速各为多少(以上数据虽然是近似值但都无限接近真实啊)。

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这么看来特斯拉如果还想提速的话,电机再努把力就行了,但保时捷不行,从图上来看,他的发动机转速最多8000,所以只能把那个13.45变小,就是换到2挡或者更高的挡位。

总结一下:对于电机而言,由于它的转速范围宽,用一个速比就能覆盖足,所以没有必要设置很多挡位。而发动机转速范围窄,就要借助中天彩票的“变速”挡位。

■ 听说变速箱能省油?那能省电吗?

这么看来,即使是燃油车,满足起步和提速的目的只需要一两个挡就行了,那为什么现在主流的变速箱都是6AT、7DCT这种呢?

就跟上面的扭矩图一样,内燃机有一个“高效区间”,这个区间很不幸的跟最大扭矩区间一样,窄的很。在各种教材里,一般BSFC(有效燃油消耗率)曲线来描述,下面随便举个例子:

这是本田的某个1.5T发动机,可以看到它的最低燃油消耗是240克/千瓦时,但你看240那个圈子才多大?当发动机在4000转,输出扭矩为40牛·米时,消耗的燃料是300克/千瓦时,比240多了60克/千瓦时。

所以通过增加变速箱的挡位,让内燃机在2000转左右工作,输出扭矩100牛·米,这样就进入了240那个圈子,省油。

再看看电机,这个图我强调一下,数字表示的可不是消耗,是单位消耗的电量做的功,所以数字越大,颜色越红越好,跟上面内燃机的图正好是反的!

看图,大部分负载和转速都落在89%以内。

但这么看,给电动车装个变速箱也能省电啊,是的,这话没问题,但是它省电省的太少了……比如我们假设车子要克服30千瓦的阻力做工,那么开一个小时车,消耗30千瓦时电;电机以4000转工作,输出扭矩50牛米,从图上看,此时电机效率为90%,那么电机实际做的功就是30/90%,大概33千瓦时。

然后你加一个变速箱,把转速降到2000,此时电机效率为最高的94%,那么消耗的电量就是30/94%,32千瓦时,一度电才几毛钱,这么搞一圈下来就省了几毛钱,何苦啊?

所以就是,内燃机的高效区间比较窄,所以需要变速箱,在不同的车速,不同的动力需求的情况下,将发动机的转速和负荷调整到比较省钱的区间。而电动机的高效区间相对比较宽,就算调了转速和负荷区间,也省不了几个钱,得不偿失。

■ 燃油车很暴躁,电机很安静?

的确是这么回事,你看看各家电动车的宣传广告,什么极致静谧之类的宣传词不胜枚举,电机这玩意在高转速(6000转)左右,都安静得很,这个多说无益,开过的坐过的都懂。

但是燃油车不一样啊,转速一拉高,那个NVH放在普通家用车真的很难接受,所以需要变速箱在日常驾驶时用较小的减速比避免发动机在高转速运转。

■ 最后聊聊性能问题

上面我们谈到的场景都偏家用,这回我们聊聊性能。

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还是从特性曲线说起吧,如果你想要一个“弹射起步”,Model S在单速变速箱的情况下,0英里/时、20英里/时和40英里/时能达到最大扭矩是一样的,如果有更低档位,低速时能够达到的最大扭矩才能更大。

当高速(扭矩咔咔往下掉那块)时,如果有一个更高的档位,使得电机转速更低,也能让性能提升不少,所以特斯拉要配的话,配个3速变速箱也可以。

但是贵啊,重啊……

■ 点评

对于为什么电动车没有变速箱,其实业内也没有明确给出一个非黑即白的答案,但普遍的认识是:变速箱可以提升电动车的动力性、经济性等,但提升的实在有限,不值得花那个钱,再说加了变速箱还产生成本增肌、重量增加等一系列问题,所以目前市面上的电动车,大多数都用一个减速器取代了变速箱。


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