电动汽车为什么不用变速箱来控制转速?

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电动汽车尤其是乘用车是不需要变速箱的,只需要一个固定齿比的减速箱即可。

这与电动机的先天特长有直接关系,输入功率不变的情况下,如果转速低那么输出的扭矩就一定会很大。如果转速高,那么输出的扭矩就会降低。
也就是说驱动电机转速在额定转速以内运转的时候,其运行在恒扭矩模式下。

此时扭矩不会因为电机转速改变而有变化,例如额定转速为2500rpm,那么电机在0-2500rpm之间运转时,其输出的扭矩始终是不变的。加入该电机最大扭矩为315Nm,那么只要电机转速在2500rpm以内,其输出扭矩会一直保持315Nm。而转速超过2500rpm时,电动机则进入恒功率模式。此时无论转速升高到多少转,甚至上万转那么电机输出的功率是始终不变的。电机功率=扭矩×转速,因此转速升高后扭矩会下降,可以看到电机在某种程度上可以自行调整状态。而汽车恰好是起步/加速需要较大的功率,而高速巡航时功率则并不需要太高的功率,轿车巡航时,20kw的功率足够用,而电动机高速低扭恰好满足车辆对动力的需求。

而发动机的特性与电机则是完全不一样的。

发动机的扭矩变化范围比较大,转速对扭矩有着较大的影响,首先在一定范围内扭矩随着转速增加,保持在一定的转速区间后可以输出最大扭矩,转速继续增加后扭矩下降,进入最高功率区间。各个工作区间都非常狭窄,想要获得稳定的动力输出必须要配上多档位变速箱。例如起步时稍微拉高转速,变速箱则通过减速来放大扭矩。




扭矩可以放大多少?发动机扭矩×
变速箱传动比就可以算出来。例如上图的变速箱1档传动比为15.53,发动1000rpm起步时,扭矩180nm,那么经过变速箱放大后扭矩则为180×4.69=844Nm,变速箱输出扭矩经过差速器减速后传递到车轮上的扭矩还要增加。
如果没有变速箱的存在,发动机驱动汽车只能有两个模式存在,一种是动力型,一种是速度型。

没有变速箱只能用单速固定齿比减速箱。如果为了满足起步高扭矩的要求,例如货车起步时需要很高的轮上扭矩,固定速比的减速箱速比设定必须要大一些。这样才有足够的动力启动车辆,但是动力满足了,最高时速则会降低很多,我们一档起步后,油门踩到底时速也很难超过100km/h,发动机工作在高转速下不仅噪音震动加大,而油耗也会加大,寿命也会缩短。而如果把速比调低,那么起步会无力,离合器寿命缩短、汽车更难以控制,尤其是低速行驶时。
这时候就可以看到变速箱在汽车上存在的必要,多档位多个传动比,可以把内燃机伺服的趋近完美。低档位起步,随着车速增加档位不断提升,传动比不断的降低,车速提升后所需要的驱动力也逐步降低,发动机可以工作在更低的转速下。这样一来震动、噪音、油耗、动力都达到了一个平衡,这就是变速箱的功劳,扬长避短充分提高发动机利用率。


这时候已经看出来,变速箱的存在完全是为了伺候发动机的,发动机的坏脾气经过变速箱伺服后变得温顺起来,这样才可以用在汽车上。

也就是说变速箱改变了发动机的特性,这样才可以用在汽车上。而电动机的特性恰恰与发动机改变后的特性接近,低转速扭矩大,恒转矩运行,高转速则进入很功率模式,最高转速可以达到16000rpm,完全可以通过拉高转速的方式提升速度。所以只需要一个单速的减速箱就可以替代发动机与变速箱,这也是目前乘用车不采用变速箱的原因。当然如果能用上变速箱电机利用率会更高一些,极速也可以提的更高,电耗也可以降低,但是乘用车配单速变速箱是足够用的。


水墨丹青一世情


电动机恒扭输出特性,不能改变,车子爬坡起步需要更大扭矩的基本特征,大型工业电动机都需要星三角降压启动或者变频器软启动,来降低启动时候巨大电流对电网的冲击,稍微了解常识的人,都应该知道电动车起步爬坡时候,电瓶输出功率是平路上的多少倍,而电池大电流输出,直接影响整车续航里程,再有,没有变速箱的电机转速往往高达12000多,高于内燃机数倍,燃油车时速120公里,发动机一般2000转左右,电动机上万高转速,带来的噪音和剧烈磨损,可以想象。

中国的工业现状就这样,别人搞不出来自己也搞不出来,然后说不需要变速箱,等别人搞成了,然后掏钱购买啧啧称奇。

宝马i8吉凯恩 长城P8博格华纳 都有2档变速箱,采埃孚 伊顿这些顶级传动公司,今年都推出2档电动车变速箱。事实证明,安装2档变速箱后,与没有变速箱的电动车相比,续航里程不变,电机和电池成本大大降低。

我想问问:自己造不出来,就不需要是么?




千载传动科技


电动汽车也需要变速箱但并不是必须的。目前,电动车是靠电池组带动电机来输出动力的。而几乎所有的电动车型均搭载的是单速变速器,并没有匹配像汽油机车型一样的可变速的变速器。不过,匹配可变速的变速器应该是电动汽车传动系统未来的发展趋势。

相比于发动机,电动机的最大优点之一就是有很大的调速范围,而且在调速范围内都能够稳定持续地输出较大扭矩,这也是电动车没有必要搭载变速箱的原因之一。而无论是北汽新能源还是比亚迪,亦或是红遍全球的特斯拉等,均没有采用可以变速的变速器。

而说匹配可变速的变速器是电动汽车传动系统未来的发展趋势有两个原因:

1、电机调速范围有限

在城市路况下,电动机直接带动单速变速器,而在低速情况下,电动机的输出扭矩不稳定,如果遇到破路较大的路况则会比较吃力。因此,需要有变速器一样的合理传动比来实现车辆在不同路况下的合理分配。

加上可变变速器后,传动系的转速范围可以增大,从而将电机的转速范围保持在合适的范围内,可以使传递到车轮上的动力输出更加平稳、有效。

2、减小对电机与电池的损伤

有研究表明,电机在频繁的大范围转速变化过程中会产生强烈的电磁干扰,这对于电机及其控制器会产生不良的影响。同时,电池组的输出功率变化过于频繁容易造成电池组内部各个电池单元电量不均匀,从而降低电池组的寿命。

加装可变变速器后,电动机转速可以被变速器控制在合理的变化区间内,避免频繁地变化发电机功率,从而保证车辆电机与电池组的使用寿命。

从以上两个原因可以看到,变速箱对于电动汽车来说作用也是很大的,不仅仅是驾驶感受上的变化,更是安全与可靠性的提升。


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