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特斯拉- 特斯拉Model S

《電車知識學堂》變速箱真的不適合電動車嗎?

  • 原創
  • 2020-01-13 08:56
  • 來源:電車資源
摘要:電動車加速平順的原因是什么?當然是沒有變速器了,而電動車開高速耗電量巨大也是因為沒有變速器。

【電車資源 技術文章】電動車加速平順的原因是什么?當然是沒有變速器了,而電動車開高速耗電量巨大也是因為沒有變速器。與燃油車不同,現在一般的家用純電動車并沒有配備傳統的多級變速器,因此無法依靠變速器來調節轉速,讓電機盡量運行在效率最高的區間內,電動機的轉速越高,能耗就越大,這就讓純電動車在高速行駛時的續航表現大打折扣,那有沒有解決辦法呢?

《電車知識學堂》變速其真的不適合電動車嗎?

有人說,給電動車裝上變速器不就能行了嗎?但從低端的微型電動車到最高端的特斯拉Model X,它們無一例外只配備了單機減速器,并非傳統意義上的多速變速器,各大車企這樣做的目的是什么?是變速器不適合用在電動車上嗎?

其實并不是,給電動車裝變速器一點毛病也沒有。例如一些貨車和專門為駕校定制的教練車等甚至可以裝上手動變速器。

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搭載手動擋變速器的北汽新能源EU駕培版

而在自動變速器方面,特斯拉在開發第一代roadster車型時就搭載過2速變速箱,但那時主流的變速器供應商如愛信、ZF、博格華納等并沒有能夠匹配電動機特性的產品,而僅憑單一電動車的銷量也無法平衡掉開發新產品的成本,所以供應商自然也不可能單獨為其重新開發一款新產品,最后特斯拉只能選擇自己生產。

《電車知識學堂》變速其真的不適合電動車嗎?

特斯拉roadster

但自動變速器本身的技術壁壘非常高,不是一家新造車勢力憑一己之力在短短幾年時間就能夠掌握的,特斯拉自己生產的變速器也一直面臨可靠性和耐用性的問題,因此最后特斯拉在后期的Model S開始便不再搭載,轉為簡單的單速減速器作為傳動系統。

相比傳統發動機,電動機擁有更寬泛的輸出區間,可以在很低的轉速下就輸出幾乎全部的扭矩,并在大部分轉速區域內都能保證良好的動力效率。所以,大多數電動車都采用了單速變速器來傳輸動力,沒有必要使用傳統內燃機車上的多檔位變速器。

《電車知識學堂》變速其真的不適合電動車嗎?

以上是燃油機和電動機動力輸出曲線對比,可以看到電機從0轉速開始就一直能維持最大扭矩輸出,直到達到約1500rpm的基數點時,功率同時也達到了最大功率輸出,一直到最高轉速,都處于恒功率輸出狀態,并且始終保持著最大功率輸出?;僭礁?,在中高速轉速區間電機效率越高,但是最大扭矩輸出也越小,加速性能會受影響?;僭降?,最大扭矩會越高,加速非常迅猛,但高速能耗會上升,影響續航里程。

由于充電設施不完善、充電時間長等一系列原因,目前的電動車基本還是以短途、城市工況為主,因此主流電動車的減速器齒比會選擇適合中低速行駛的設計,相當于“舍棄”了部分高速行駛的能力。因此除了高速耗電大之外,即使強如特斯拉Model S,它的急速水平也比同價位的燃油跑車要慢。

《電車知識學堂》變速其真的不適合電動車嗎?

在汽車新能源化的大環境下,電動車本身也在日益完善,最終它們也將完全符合現在人們對于的駕駛的需求。例如剛剛上市不久的保時捷Taycan便在后軸創新性的加入了自己研發的兩擋自動變速器,齒比為1擋10.5,2檔7.0。

《電車知識學堂》變速其真的不適合電動車嗎?

相比單級減速器,兩擋變速箱可以把0-60英里/小時的加速時間減少0.3秒,100-150英里/小時的加速時間減少1.4秒,并且續航里程可以提升0.3%。因此保時捷Taycan配備兩擋自動變速器的原因主要是為了提升高速性能,在Topgear節目實際的對比測試中,保時捷Taycan在0-60英里加速、0-100英里加速和400米加速這3項,前后總共5次比賽中全部戰勝特斯拉Model S。

《電車知識學堂》變速其真的不適合電動車嗎?

作為現在世界最主流的變速器供應商之一,來自德國的ZF也在此前發布了一款針對電動車設計的兩速變速器,它可以有效提升電動車運行效率,而且并不會占用太多車內的空間。ZF的這套變速箱單元集成了電機和減速器,擁有兩種齒比,在結構上,它相比保時捷Taycan的雙速變速箱更加簡潔,但是ZF為它配備了更加綜合化的換擋邏輯。

多了一個檔位之后,ZF表示可以使這輛車行駛更有效率,相比傳統單速變速箱結構可以增加5%的續航里程。主機廠商也可以因此配備容量更小的電池來減少車重。不僅是在效率上,ZF通過多的一個檔位也可以增加電動車的極速,解決了不少電動車為了保證低速加速性能而在最高速上導致的劣勢。

● 寫在最后

由此可見,變速器并不是不適合裝在電動車上,而是為了成本的考慮,但隨著電動車越來越多,相信會有更多的老牌變速器企業投入研發,開發更適合經濟型車的變速器,最終讓電動機在各種工況下都能保持高效工作。


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