对于电动汽车而言是不是真的不需要变速箱
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(文章来源:百家号)
目前大多数电动汽车并没有变速箱存在,只有一个单速的减速箱。包括特斯拉也是如此,但是并不代表电动汽车并不需要变速箱。凭借着电动机恒转矩与恒功率的特性,乘用车不需要变速箱也可以做到与燃油车等同的性能。
电动机在额定功率之前工作时,其扭矩是保持不变的,与转速没有直接关系,电机工作在恒转矩区域。这期间电机的扭矩与电流有直接关系,通过调节电机工作电压可以控制速度。通过调节供电电流可以控制电机扭矩,因此低电压低速时电机也可以输出高扭矩,只要调节控制电流就控制电机扭矩。
随着电机转速增加,电机的扭矩反而下降,进入恒功率区间。这是电机的物理特性决定的,转速增加扭矩下降,转矩×扭矩=功率。因此达到额定功率时电动机转速持续增加而扭矩会持续下降电机保持在恒定功率状态下。
例如某驱动电机最大功率135kw,最大扭矩为315Nm。最高转速18000rpm,从参数来看,315Nm完全可以取代内燃机,某些2.0T发动机最大扭矩仅为320Nm,因此这样的电机完全可以代替发动机驱动车辆行驶。这种情况下只需要配备一个单速减速箱即可,虽然电动机最大扭矩可以达到315Nm,但是仍然不能直接驱动车轮,需要一个减速箱降速来放大扭矩。
尽管有着如此高的扭矩,电动机也是不能直接驱动车轮的,还需要减速箱降速来提升扭矩。特斯拉减速箱速比与主减速叠加后,最终传动比为9.73,而电动机扭矩则放大了9.73倍,整体输出扭矩已经接近6000Nm了。因此零百加速成绩优秀,电机转速拉到8000转/分时,车速可以达到110km/h左右。这就是电动机的优点,利用其高转速的特点特点可以提高传动比来提高驱动能力。
特斯拉的传动比要比燃油车一档还要高,燃油车如果用着变速箱 那么只能满足起步需求。而发动机最高转速比起电机低很多,如果跑到110km/h,那么发动机转速已经上升到8000转/这是非常恐怖的,巨大的震动/噪音/油耗是不能接受的,况且发动机红线转速不可以维持太长时间的。而放在电动汽车上,起步问题解决后 ,极速更容易解决了!那就是粗暴的把转速拉高就可以做到了!例如转速直接拉到16000转/分,理论车速已经达到220km/h。
因此电机功率足够的情况下,乘用车并不需要采用变速箱。加了变速箱反而会比较麻烦,体积重量控制逻辑都是问题,而能承受600-1000Nm的变速箱制造起来有一定难度,难以实现。而电动机功率不足,受到体积限制的情况下,必须要加装变速箱。以便低速时放大扭矩、中速时提高转速、这样电动机利用率才能高一些,而乘用车只要电动机功率足够是不需要变速箱的。