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电动汽车为什么不用变速箱来进行转速控制

2019年11月30日 10:12 次阅读

(文章来源:腾讯新闻)

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。

电动汽车为什么不用变速箱来进行转速控制

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。

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。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。

(责任编辑:fqj)

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