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特斯拉- 特斯拉Model S

《电车知识学堂》变速箱真的不适合电动车吗?

摘要:电动车加速平顺的原因是什么?当然是没有变速器了,而电动车开高速耗电量巨大也是因为没有变速器。

【电车资源 技术文章】电动车加速平顺的原因是什么?当然是没有变速器了,而电动车开高速耗电量巨大也是因为没有变速器。与燃油车不同,现在一般的家用纯电动车并没有配备传统的多级变速器,因此无法依靠变速器来调节转速,让电机尽量运行在效率最高的区间内,电动机的转速越高,能耗就越大,这就让纯电动车在高速行驶时的续航表现大打折扣,那有没有解决办法呢?

《电车知识学堂》变速其真的不适合电动车吗?

有人说,给电动车装上变速器不就能行了吗?但从低端的微型电动车到最高端的特斯拉Model X,它们无一例外只配备了单机减速器,并非传统意义上的多速变速器,各大车企这样做的目的是什么?是变速器不适合用在电动车上吗?

其实并不是,给电动车装变速器一点毛病也没有。例如一些货车和专门为驾校定制的教练车等甚至可以装上手动变速器。

《电车知识学堂》变速其真的不适合电动车吗?

搭载手动挡变速器的北汽新能源EU驾培版

而在自动变速器方面,特斯拉在开发第一代roadster车型时就搭载过2速变速箱,但那时主流的变速器供应商如爱信、ZF、博格华纳等并没有能够匹配电动机特性的产品,而仅凭单一电动车的销量也无法平衡掉开发新产品的成本,所以供应商自然也不可能单独为其重新开发一款新产品,最后特斯拉只能选择自己生产。

《电车知识学堂》变速其真的不适合电动车吗?

特斯拉roadster

但自动变速器本身的技术壁垒非常高,不是一家新造车势力凭一己之力在短短几年时间就能够掌握的,特斯拉自己生产的变速器也一直面临可靠性和耐用性的问题,因此最后特斯拉在后期的Model S开始便不再搭载,转为简单的单速减速器作为传动系统。

相比传统发动机,电动机拥有更宽泛的输出区间,可以在很低的转速下就输出几乎全部的扭矩,并在大部分转速区域内都能保证良好的动力效率。所以,大多数电动车都采用了单速变速器来传输动力,没有必要使用传统内燃机车上的多档位变速器。

《电车知识学堂》变速其真的不适合电动车吗?

以上是燃油机和电动机动力输出曲线对比,可以看到电机从0转速开始就一直能维持最大扭矩输出,直到达到约1500rpm的基数点时,功率同时也达到了最大功率输出,一直到最高转速,都处于恒功率输出状态,并且始终保持着最大功率输出。基速越高,在中高速转速区间电机效率越高,但是最大扭矩输出也越小,加速性能会受影响。基速越低,最大扭矩会越高,加速非常迅猛,但高速能耗会上升,影响续航里程。

由于充电设施不完善、充电时间长等一系列原因,目前的电动车基本还是以短途、城市工况为主,因此主流电动车的减速器齿比会选择适合中低速行驶的设计,相当于“舍弃”了部分高速行驶的能力。因此除了高速耗电大之外,即使强如特斯拉Model S,它的急速水平也比同价位的燃油跑车要慢。

《电车知识学堂》变速其真的不适合电动车吗?

在汽车新能源化的大环境下,电动车本身也在日益完善,最终它们也将完全符合现在人们对于的驾驶的需求。例如刚刚上市不久的保时捷Taycan便在后轴创新性的加入了自己研发的两挡自动变速器,齿比为1挡10.5,2档7.0。

《电车知识学堂》变速其真的不适合电动车吗?

相比单级减速器,两挡变速箱可以把0-60英里/小时的加速时间减少0.3秒,100-150英里/小时的加速时间减少1.4秒,并且续航里程可以提升0.3%。因此保时捷Taycan配备两挡自动变速器的原因主要是为了提升高速性能,在Topgear节目实际的对比测试中,保时捷Taycan在0-60英里加速、0-100英里加速和400米加速这3项,前后总共5次比赛中全部战胜特斯拉Model S。

《电车知识学堂》变速其真的不适合电动车吗?

作为现在世界最主流的变速器供应商之一,来自德国的ZF也在此前发布了一款针对电动车设计的两速变速器,它可以有效提升电动车运行效率,而且并不会占用太多车内的空间。ZF的这套变速箱单元集成了电机和减速器,拥有两种齿比,在结构上,它相比保时捷Taycan的双速变速箱更加简洁,但是ZF为它配备了更加综合化的换挡逻辑。

多了一个档位之后,ZF表示可以使这辆车行驶更有效率,相比传统单速变速箱结构可以增加5%的续航里程。主机厂商也可以因此配备容量更小的电池来减少车重。不仅是在效率上,ZF通过多的一个档位也可以增加电动车的极速,解决了不少电动车为了保证低速加速性能而在最高速上导致的劣势。

● 写在最后

由此可见,变速器并不是不适合装在电动车上,而是为了成本的考虑,但随着电动车越来越多,相信会有更多的老牌变速器企业投入研发,开发更适合经济型车的变速器,最终让电动机在各种工况下都能保持高效工作。


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