电动汽车有变速箱吗(谁说电动汽车都没有变速箱)
「变速箱」的功能众所周知,以低前进挡放大功率、以高强低档降低转速并放大车速。对于NVH(噪音/振动/声振粗糙度)以及使用寿命难以有效控制的内燃机而言,变速箱必然是燃油动力汽车的标配配置。
缺少它会让发动机的使用寿命倍数级下降,同时噪音振动也难以忍受,但是为什么电动汽车就没有变速箱呢?
知识点
1:燃油汽车装备的往复循环式·内燃式热机能量转化效率非常低,同时依靠燃烧产生热能并转化为机械能的模式也不理想,这种化学发动机必然需要变速箱以稳定转速,然而电动机不需要。
电机是通过动力电池组将电流输送到机器的「电磁线圈」以产生磁场,玩过磁铁的同学应该都懂得“异极相吸·同级互斥”,电磁场的磁极与永磁体互斥即可驱动转子运转。这就是电机的能量转化过程——安安静静的转化,同时转子悬浮是不用考虑磨损问题的。
2:既然不用考虑磨损,是不是电机的转速也就不用限制了呢?内燃机限制转速是为了控制NVH和磨损程度,电机不用考虑这些问题就可以自由的升转,优秀的高功率电机可以到达1.5/2.0万转。
然而电机也会区分“柴机标准”与“汽机标准”,当然这不是指需要消耗燃油,而是指功率扭矩的特点。有些低转速电机的转速极限很低,但是扭矩可以做到非常大,这种机器就适合重型客货车型;反之高转速与大扭矩、高转速与中等扭矩的电机,这些机器就适合普通代步汽车。
「汽柴」电机与变速箱
并不是所有电动机都不需要或没有常规变速箱,普通巴士有大量装备AMT变速箱的选项。AMT_automated manual transmission,释义为机械自动变速箱。这种机器普遍应用于5/7万区间的入门级家用汽车,同时在商用汽车领域广泛应用;因其结构基础与“MT·手动变速箱”完全相同,只是加入了电控系统与离合器和换挡执行机构,实现了由TCU控制自动升降档。
为什么电动巴士都会选择AMT呢?原因在于这种机器的齿轮组结构耐用性很高,同时离合器的更换成本也比较低——重点是AMT总成的制造成本低,所以电动巴士会选择它,但为什么要用变速箱呢?
电动机有两个特点:首先为恒扭矩发力,其起步瞬间只要动力电池最大倍率放电,电机就能爆发最大扭矩,这是内燃机绝对做不到的。其次为恒功率高转速区间扭矩下降,扭矩×转速÷9549×1.36=马力,高转速范围内扭矩下降等于车速下降,想要提高车速就要拉升转速,这种状态的电耗会更高。
Engine_发动机的各个类型中,电机的技术难度与制造成本并不比内燃机更低,所以这种机器的高功率选项也是成本非常高的。所以电动巴士往往用不到高标准的轮边电机或轮毂电机,使用的往往是低转速标准的电机。
低功率电机的转速假设为5000rpm,行驶中是可以很轻松的接近高转标准的,此时这些巴士的电耗就会很高。而换装大功率电机的成本比为电机匹配AMT变速箱还高,于是就有了这种“跨时代”的组合。(优秀电动巴士有直驱选项)
总结:电动巴士不需要考虑AMT变速箱的换挡顿挫问题,也不追求高性能,所以这种车型可以选择AMT。但是家用代步汽车正需要考虑这些,所以使用高功率电机与单组齿轮的减速器组合就是最佳选项,为什么呢?
传统变速箱中的AT需要「8/10挡」标准才能达到理想的平顺,这种机器成本过高;CVT只有加速时平顺,滑行顿挫且耐用性很差,面对电动机恒扭矩更是不耐用。
所以这两种机器都不适合使用,最理想的方式就是利用电动机足够高的转速区间,以输出功率直接调整车速的升降,这种通过减速器直驱的状态是最平顺的——是耐用性极高的CVT模式,这就是最终电动汽车会选择单速减速齿轮组,只需要把车速控制在合理范围就好的原因。未来的电机似乎仍然不需要变速箱,尤其是在轮毂电机普及之后。
编辑:天和Auto-汽车科学岛
责编:天和MCN
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