新能源汽车有变速箱吗,电动汽车为什不采用多档位的变速箱

习惯燃油车的人一般都知道,对于一款车而言,变速箱挡位越多,意味着这款车身价越高,比如普通车型大都搭载6速或以下变速速箱,而豪华车型一般都是8速新能源汽车有变速箱吗、9速甚至10速变速箱。但是这个逻辑要是拿到纯电动车领域,就走不通了,实际的情况是,从几万块的知豆类小车到一百多万的特斯拉,几乎纯电动车都清一色采用的单速变速箱,一个固定的名称是“电动车单速变速箱”,也称“单挡固定齿比变速箱”。

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就是这个变速箱,其实很多业内人士并不认为这是变速箱,说白了,就是一台减速器。比如特斯拉,搭载的就是一台固定齿比为9.73的减速器,并不提供换挡功能。

为什么纯电动车不采用多挡变速箱呢?这是由于电动机自身的特点所决定的,与发动机不同,电动机从0转速开始就能全动力输出,没有怠速问题困扰,而且,电机的转速范围比发动机更广,也更高,普遍都能达到 7000-10000 转以上,减速器的作用就是将电机的转速降低,并将动力传递到车轮。同时,电动机最大输出功率可以保持很宽广的转速区间,基本能覆盖车辆所遇到的各种不同运行工况,所以它只需要一个固定齿比的减速器就足够了,而不需要太过于复杂的多速变速箱。

电动车使用的高速电动机,通过电控系统进行调速。而固定齿比变速箱可以通过齿轮的不同速比来改变车速。这种结构缺点使得电动车起步能耗大,电动机转速大,变速箱调速功能单一,在高速行驶状态下,不能通过变速箱超速档齿比小于一的档位,降低电动机转速,单级变速箱也使得车辆的极速不高。

此外,电机本身就拥有自变速功能,只要保持电机的输入功率不变,那么它便可以自动在输出功率和输出扭矩之间寻找一个最佳的平衡点,而无需你去对转速进行控制。这是电机与生俱来电路特性所决定的,所以没必要用变速箱去进行控制。

回答这个问题之前我们首先要弄明白变速箱有什么作用。

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传统汽车发动机是内燃机,内燃机的特性决定了它有一个最佳转速区间,在这个转速区间内燃油燃烧最充分,也就是说这个区间内发动机的力量最大,也更省油。但是这个转速区间比较小,无法满足汽车行驶时的各种路况,所以就需要根据路况实时改变发动机和车轮之间的齿轮比来保证无论车轮转速多少发动机的转速始终保持在一个固定范围内,也就是那个最佳转速区间,改变齿轮比的装置就是变速箱。所以说,燃油车是一定要有变速箱的。

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再说电动汽车,电动汽车是靠电机直接驱动的,而电机不存在最佳转速区间这个概念,它在任何转速状态下都可以发挥高效率。常规电机的转速范围一般是1到3000转,完全可以满足任何路况的车速,所以,理论上讲电动汽车是不需要变速箱的,但有的车型需要将电机转速降低而增加扭矩,这种情况下就要增加一个单级减速箱。

大多数电动汽车只安装了单速减速箱。可以理解为只有一个档位,且不能换挡的变速箱。只有少部分车车型带有真正意义的变速箱,例如吉利的混动车型,电动机集成在双离合变速箱内部,充分利用了双离合变速箱实现混动、纯电驱动。

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变速箱有什么用?

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变速箱的作用就是为了弥补发动机的不足。发动机低转速扭矩不足,不能直接驱动车轮。变速箱多数情况下工作在减速状态,把发动机的转速通过齿轮组降低,这样就可以输出一个很的高扭矩,相当于把发动机的扭矩放大了。可以满足车辆起步、加速需要的扭矩。而车辆高速行驶时需要的扭矩降低,对于高扭矩的发动机,此时功率有富裕,因此提高发动机转速后可以有效降低油耗。所以通常变速箱高档位已经不再是减速,反而是增速,通过齿轮组把发动机转速放大,使变速箱输出轴的转速高于输入轴。

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变速箱还有一个重要的功能:在发动机旋转方向不变的情况下可以让车辆倒退,实现倒挡功能。因此燃油车上变速箱是不可缺少的部件。

而在电动汽车上,更多的汽车只是采用了一个固定速比的减速箱而已。难道变速箱很贵吗?其实并不是这么回事,这是电动机的特性决定的。电动机与内燃机的特性是不一样的,内燃机最大扭矩需要转速支持,即便是小排量涡轮增压发动机,最高扭矩时发动机转速也要在1400转/分以上。而电动机就不一了,电动机前半段工作在恒扭矩区间。

例如某直流永磁电动机0-3000转时,一直保持140Nm的最大扭矩。即使是几十转那么输出也是140Nm的扭矩,这就代表只有电动机转动就会输出最大扭矩,这点与发动机的特性完全不同的。既然起步就可以输出最大扭矩,那么就不需要变速箱来放大扭矩。只要发动机功率足够大,完全不需要变速箱。例如主流电动机最大功率135kw,但是扭矩可以达到315Nm。这种情况下只需要一个固定减速比的减速箱而已。车速提升后,对扭矩扭矩需求降低,而电动机后半段则工作在恒功率区间,恰好满足了车辆对动力的需求,而且电动机的转速足够高,一个固定速比的减速箱就可以满足车辆需求。

固定速比的单速变速箱中低速效率比较高,高速行驶时效率就差了一些,难以兼顾两个极端。如果高速行驶时进一步降低传动比, 那么可以提高最大时速、降低电耗、提高续航里程。但是真正的电动汽车多档位变速箱还没有广泛应用。多档位变速箱体积增加、控制系统难度增加,而电动车极速行驶并不是目前的追求,够用即可。电机功率足够的情况下,单速变速箱更稳定一些,成本低。而目前混动车型采用拉变速箱,是因为发动机功率较低,只能通过减速的办法提升扭矩来驱动车辆。同时也带来了电耗高的缺点,能量损失大,耗电量也高一些。

2022-06-10

2022-06-10