發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱被認(rèn)為是汽車(chē)中最重要的技術(shù),甚至一款好的變速箱,還可以彌補(bǔ)發(fā)動(dòng)機(jī)本身動(dòng)力的不足,讓動(dòng)力的傳遞更加順暢直接。
但是,大多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)有單獨(dú)的變速器的。與內(nèi)燃機(jī)相比,電動(dòng)機(jī)在產(chǎn)生動(dòng)力和扭矩方面的性質(zhì)不同。內(nèi)燃機(jī)將通過(guò)進(jìn)氣 - 壓縮 - 爆炸 - 排氣沖程產(chǎn)生的能量轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)能,并通過(guò)各種動(dòng)力傳輸裝置將其傳遞給車(chē)輪,產(chǎn)生能量的過(guò)程很復(fù)雜,并且必須經(jīng)過(guò)許多機(jī)械零部件,因此變速箱是必不可少的零部件。
發(fā)動(dòng)機(jī)緩慢運(yùn)行時(shí),功率和扭矩較小。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提升時(shí),會(huì)輸出更高的功率。但是,由于輸出功率 = 扭矩 X 轉(zhuǎn)速,因此即使輸出增加,扭矩也不會(huì)繼續(xù)增加。因此內(nèi)燃機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)通常有一個(gè)最佳轉(zhuǎn)速區(qū)間,在這個(gè)區(qū)間內(nèi)功率和扭矩才能最好的發(fā)揮。
但是在電動(dòng)車(chē)中,從電流流過(guò)電動(dòng)機(jī)的那一刻起,就可以爆發(fā)最大扭矩。因此純電動(dòng)汽車(chē)的加速很猛。此后,最大扭矩在達(dá)到電動(dòng)機(jī)最大輸出的轉(zhuǎn)數(shù)之后逐漸畫(huà)出一個(gè)向下的曲線。
重要的部分是 " 可用的轉(zhuǎn)速 "?;谄胀ǔ擞密?chē)的內(nèi)燃機(jī)的可用轉(zhuǎn)速為:汽油為 6000 至 7000 rpm,柴油為 4000 至 5000 rpm。
而電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速至少為 11,000 rpm,甚至超過(guò) 18,000 rpm。它的轉(zhuǎn)速范圍是汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的三倍,是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的四倍。因此,內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)引入變速器來(lái)克服發(fā)動(dòng)機(jī)的局限性,但是電動(dòng)機(jī)是不必的。
如果內(nèi)燃機(jī)至少需要 4 個(gè)變速齒輪可以突破 200 km / h 的話,那么電動(dòng)汽車(chē)可以在沒(méi)有變速器的情況下以 160 至 200 km / h 的速度行駛。除非像賽車(chē)那樣需要更高的速度,否則電動(dòng)汽車(chē)可以在沒(méi)有變速器的情況下使用。
此外,純電動(dòng)汽車(chē)中,電池的成本是很高的。所以現(xiàn)在純電動(dòng)汽車(chē)通常都把有限的空間,給電池使用。以保證更大的續(xù)航里程。如果在純電動(dòng)汽車(chē)中增加變速箱的話,那么會(huì)增加造車(chē)成本,對(duì)于制造商來(lái)說(shuō),也并不劃算。
電動(dòng)汽車(chē)不需要使用變速器的另一個(gè)原因,是它已經(jīng)非常高效。根據(jù) 2017 年電氣與電子工程師學(xué)會(huì)(IEEE)的車(chē)輛動(dòng)力與推進(jìn)會(huì)議(VPPC)上發(fā)布的演示文稿,當(dāng)電動(dòng)車(chē)增加了兩速變速器時(shí),功耗(Wh / km)低至 0.75%,最多僅為 1.5%。
由于電動(dòng)機(jī)本身在任何旋轉(zhuǎn)范圍內(nèi)都表現(xiàn)出足夠高的效率,而內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)則是在特定的轉(zhuǎn)速下?lián)碛凶罴训男?,如果低于或高于此區(qū)域,效率將降低。
在低速環(huán)境中,電動(dòng)機(jī)可以利用最大扭矩的 100%。當(dāng)加速時(shí),電力消耗增加,但是效率高于內(nèi)燃機(jī)的效率。根據(jù)轉(zhuǎn)速和扭矩的變化,能量效率很高。
大多數(shù)電動(dòng)汽車(chē)的效率接近 80-90%,因此,即使增加了變速箱,額外的效率改善效果也微不足道。
那么,變速箱本身對(duì)電動(dòng)汽車(chē)沒(méi)用嗎?并不是!配備變速箱的好處是提高了性能,保時(shí)捷 Taycan 是代表。
Taycan 配備了 2AT 變速箱。一檔的減速比為 15:1,通過(guò)利用更大的扭矩,很容易獲得更大的力和更快的加速。二級(jí)變速箱在 110 km/h 的速度時(shí)使用,可通過(guò) 8:1 的減速比提高最大速度。
因此,一般的電動(dòng)汽車(chē)的最高速度為 160km / h 時(shí),很難超過(guò) 200km / h,而 Taycan 可以達(dá)到 250km / h。變速箱在提高性能方面起著重要作用,例如更強(qiáng)大的動(dòng)力和更快的最高速度。
CVT 變速箱,作為能夠增加純電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)航里程的優(yōu)勢(shì),再次吸引了人們的關(guān)注。
根據(jù)在瑞士期刊出版研究機(jī)構(gòu) Energies 中注冊(cè)的一篇論文,可以自由改變傳動(dòng)比的 CVT 變速箱,可以將電動(dòng)汽車(chē)的能耗降低 10-15%。對(duì)于提升效率有積極的影響。
所以,有些品牌已經(jīng)開(kāi)始研究該技術(shù)。博世就宣布了一款名為 CVT4EV 的電動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)。
根據(jù)官方消息,博世 CVT4EV 變速箱采用集成式設(shè)計(jì),內(nèi)部并沒(méi)有傳統(tǒng)變速箱的液力變矩器、行星齒輪、離合器等復(fù)雜結(jié)構(gòu)。另外,它可以在寬廣的速比之間靈活調(diào)變,既可以放大車(chē)輛起步所需扭矩,還會(huì)減少電動(dòng)機(jī)的高能耗、低效率的運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間,而在高速行駛時(shí),電機(jī)可以維持在最高效的轉(zhuǎn)速范圍。
CVT4EV 具有將逆變器,電動(dòng)機(jī)和 CVT 變速箱集成在一起的一種模塊結(jié)構(gòu),這是為了減少體積和重量。對(duì)于車(chē)輛制造商而言,可以降低車(chē)輛開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)所需的成本和復(fù)雜性。由于采用模塊化結(jié)構(gòu),因此可以應(yīng)用于從普通乘用車(chē)到商用車(chē)和跑車(chē)的各種車(chē)型。