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PCB之電動汽車為什么不用變速箱來進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制

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電動汽車尤其是乘用車是不需要變速箱的,只需要一個(gè)固定齒比的減速箱即可。PCB小編了解到,這與電動機(jī)的先天特長有直接關(guān)系,輸入功率不變的情況下,如果轉(zhuǎn)速低那么輸出的扭矩就一定會很大。如果轉(zhuǎn)速高,那么輸出的扭矩就會降低。也就是說驅(qū)動電機(jī)轉(zhuǎn)速在額定轉(zhuǎn)速以內(nèi)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)候,其運(yùn)行在恒扭矩模式下。

此時(shí)扭矩不會因?yàn)殡姍C(jī)轉(zhuǎn)速改變而有變化,例如額定轉(zhuǎn)速為2500rpm,那么電機(jī)在0-2500rpm之間運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí),其輸出的扭矩始終是不變的。加入該電機(jī)最大扭矩為315Nm,那么只要電機(jī)轉(zhuǎn)速在2500rpm以內(nèi),其輸出扭矩會一直保持315Nm。而轉(zhuǎn)速超過2500rpm時(shí),電動機(jī)則進(jìn)入恒功率模式。

電動汽車為什么不用變速箱來進(jìn)行轉(zhuǎn)速控制

此時(shí)無論轉(zhuǎn)速升高到多少轉(zhuǎn),甚至上萬轉(zhuǎn)那么電機(jī)輸出的功率是始終不變的。電機(jī)功率=扭矩×轉(zhuǎn)速,因此轉(zhuǎn)速升高后扭矩會下降,可以看到電機(jī)在某種程度上可以自行調(diào)整狀態(tài)。而汽車恰好是起步/加速需要較大的功率,而高速巡航時(shí)功率則并不需要太高的功率,轎車巡航時(shí),20kw的功率足夠用,而電動機(jī)高速低扭恰好滿足車輛對動力的需求。

而發(fā)動機(jī)的特性與電機(jī)則是完全不一樣的。電路板廠發(fā)現(xiàn),發(fā)動機(jī)的扭矩變化范圍比較大,轉(zhuǎn)速對扭矩有著較大的影響,首先在一定范圍內(nèi)扭矩隨著轉(zhuǎn)速增加,保持在一定的轉(zhuǎn)速區(qū)間后可以輸出最大扭矩,轉(zhuǎn)速繼續(xù)增加后扭矩下降,進(jìn)入最高功率區(qū)間。各個(gè)工作區(qū)間都非常狹窄,想要獲得穩(wěn)定的動力輸出必須要配上多檔位變速箱。例如起步時(shí)稍微拉高轉(zhuǎn)速,變速箱則通過減速來放大扭矩。

扭矩可以放大多少?發(fā)動機(jī)扭矩×變速箱傳動比就可以算出來。變速箱1檔傳動比為15.53,發(fā)動1000rpm起步時(shí),扭矩180nm,那么經(jīng)過變速箱放大后扭矩則為180×4.69=844Nm,變速箱輸出扭矩經(jīng)過差速器減速后傳遞到車輪上的扭矩還要增加。如果沒有變速箱的存在,發(fā)動機(jī)驅(qū)動汽車只能有兩個(gè)模式存在,一種是動力型,一種是速度型。

沒有變速箱只能用單速固定齒比減速箱。如果為了滿足起步高扭矩的要求,例如貨車起步時(shí)需要很高的輪上扭矩,固定速比的減速箱速比設(shè)定必須要大一些。這樣才有足夠的動力啟動車輛,但是動力滿足了,最高時(shí)速則會降低很多,我們一檔起步后,油門踩到底時(shí)速也很難超過100km/h,發(fā)動機(jī)工作在高轉(zhuǎn)速下不僅噪音震動加大,而油耗也會加大,壽命也會縮短。而如果把速比調(diào)低,那么起步會無力,離合器壽命縮短、汽車更難以控制,尤其是低速行駛時(shí)。

這時(shí)候就可以看到變速箱在汽車上存在的必要,多檔位多個(gè)傳動比,可以把內(nèi)燃機(jī)伺服的趨近完美。低檔位起步,隨著車速增加檔位不斷提升,傳動比不斷的降低,車速提升后所需要的驅(qū)動力也逐步降低,發(fā)動機(jī)可以工作在更低的轉(zhuǎn)速下。線路板廠覺得,這樣一來震動、噪音、油耗、動力都達(dá)到了一個(gè)平衡,這就是變速箱的功勞,揚(yáng)長避短充分提高發(fā)動機(jī)利用率。

這時(shí)候已經(jīng)看出來,變速箱的存在完全是為了伺候發(fā)動機(jī)的,發(fā)動機(jī)的壞脾氣經(jīng)過變速箱伺服后變得溫順起來,這樣才可以用在汽車上。

也就是說變速箱改變了發(fā)動機(jī)的特性,這樣才可以用在汽車上。而電動機(jī)的特性恰恰與發(fā)動機(jī)改變后的特性接近,低轉(zhuǎn)速扭矩大,恒轉(zhuǎn)矩運(yùn)行,高轉(zhuǎn)速則進(jìn)入很功率模式,最高轉(zhuǎn)速可以達(dá)到16000rpm,完全可以通過拉高轉(zhuǎn)速的方式提升速度。所以只需要一個(gè)單速的減速箱就可以替代發(fā)動機(jī)與變速箱,這也是目前乘用車不采用變速箱的原因。當(dāng)然如果能用上變速箱電機(jī)利用率會更高一些,極速也可以提的更高,電耗也可以降低,但是乘用車配單速變速箱是足夠用的。


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