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电动车为什么没有变速箱?

来源:汽场
作者:郎玉峰
2021-12

不知大家有没有注意到,我们常听到燃油车有三大件,分别是:发动机、变速箱、底盘,这三大件往往决定着很多消费者购买的主要主导条件。

在电动车上,也有属于电动车的三大件,分别是:电驱、电池、电控,在电动车上,也同样拥有底盘,也有属于自己的动力系统,但变速箱却不见了,为什么电动车没听说过变速箱呢?

燃油车为什么需要变速箱?

我们都知道,发动机拥有不同转速,在不同转速下,发动机拥有不同转矩的特性,在燃油车起步时,往往发动机处于最小转速,并且初始转矩较低,而如果靠着发动机低转速且低转矩的能力下,拖动一个重达一吨到两吨甚至更重的车身,难度系数比较大。

这时就需要给发动机配备一个减速齿轮,放大发动机的扭矩,假设发动机怠速最大扭矩为100牛米,如果这个齿轮减速比为7左右,那么也就是说,发动机转7圈,车轮就转动一圈,发动机转速降低了,但是扭矩却放大了7倍。

低转速下,需要放大扭矩;如果持续保留减速比为7,那车辆就持续处于低速模式,就算是你把油门踩到底,速度也不会太快,所以,就需要有多个齿轮减速比来配合使用,保证一台车拥有不同时速的能力,这也是变速箱拥有多个挡位的原因,配合发动机不同工况下的不同齿轮减速比。

给大家打个比喻,就会很清晰,大家应该都骑过拥有“变速”功能的自行车,自行车有前后两个轮盘,我们脚蹬的力和前盘比喻为发动机力,后盘多个大小不同的盘比喻为变速箱,然后驱动车轮;在我们永远保持一直的力去蹬车的情况下,想象成发动机永远保证同一转速,在骑车上坡时,就一定要保证后盘调节到最大盘(也就是变速箱的一档),这样,就拥有了更高的齿轮减速比,蹬更多圈来带动后盘车轮走一圈,就会觉得蹬车变得轻松,同理就会明白燃油车在驱动过程中的原理。

因为发动机的特性,所以必须要拥有一个减速齿轮比的“工具”,来帮助发动机更好的在各个速度和工况下的驱动车轮,这也是为啥燃油车要配备变速箱的原因。

电动车为什么不需要变速箱?

电动车上的动力来源于电池输出的电能,电能通过电动机进行转换,转换成动能,输出给车轮,完成电动车整个驱动过程。

而电动机和内燃机因为结构不同,所以做功的能力就有所区别,电动车由定子和转子组成,转子受电磁感应后,开始发生旋转。

因为电动机的定子和转子之间没有任何接触,两者在物理结构上完全独立,当转子受电磁感应而旋转式,在电机内部,转子不会受到任何阻力,可以在动力之初,就拥有最大转矩。

我们还是做个比喻,大家也都乘坐过绿皮火车,也都听说过磁悬浮列车,普通火车在行驶时,车轮在车轨上移动,在移动的过程中,务必会有来自物理上的摩擦和阻力,这种阻力,往往会让火车自身的动力受到一部分影响。磁悬浮列车,车轮和轨道之间依靠同极排斥的原理,互相分开,没有任何接触,所以,磁悬浮列车在行驶之初就能拥有更快的速度,这也就是电机最初就能有最大转矩的原因。

由于电机的自身特性,最初就能拥有最大转矩,所以,电动机在低速情况下,轻松的拖动整个车身,这也是电动车上,并不一定需要变速箱的原因。虽然电动车没有变速箱,但也拥有和变速箱类似的控制结构——减速器。

减速器的作用

传统发动机,在转速很低时转矩很小,在转速很高时转矩也很低,变速箱的主要作用是为了满足燃油汽车起步和高速行驶的动力需求。

而电动机最高转速比发动机大得多,特斯拉model S电机最大转速为16000r/min左右,而燃油车发动机最高转速只有6000r/min左右,就连一些跑车,也仅有8000r/min左右;如果只有单级速比情况下,燃油车能够达到最高车速是一定要比电动车低很多,毕竟最大转速和初始转矩有所差别。

而减速器可以理解为固定齿比的简化版变速箱,只拥有一个固定齿轮比来降低转速和增大扭矩,因为电动车的初始转矩特性,所以并不需要采用像燃油车上的较为复杂的变速箱。

采用这种单级减速器,相较于传统变速箱,结构简单,传统效率高、损失小、噪音低,并且最重要的是成本低,足够满足汽车行驶的要求,所以,电机和车轮之间,并不需需要燃油车上复杂的变速箱,只配备一个单级减速器即可。

总结

电动车和燃油车一样,其实在外观的角度看起来均是一台“车”,在外观上,整体不会有太大的差别,只是在产品设计上,拥有不同的风格;但在产品内部结构上,因为动力源的变化,所以内部结构就有很大的区别。

而在产品各个结构研发当中,开发人员就会为产品思考到最为合适的产品配置需求,这也是电动车和燃油车在变速箱上区别的根本原因。

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