電動汽車尤其是乘用車是不需要變速箱的,只需要一個固定齒比的減速箱即可。PCB小編了解到,這與電動機的先天特長有直接關系,輸入功率不變的情況下,如果轉速低那么輸出的扭矩就一定會很大。如果轉速高,那么輸出的扭矩就會降低。也就是說驅動電機轉速在額定轉速以內運轉的時候,其運行在恒扭矩模式下。
此時扭矩不會因為電機轉速改變而有變化,例如額定轉速為2500rpm,那么電機在0-2500rpm之間運轉時,其輸出的扭矩始終是不變的。加入該電機最大扭矩為315Nm,那么只要電機轉速在2500rpm以內,其輸出扭矩會一直保持315Nm。而轉速超過2500rpm時,電動機則進入恒功率模式。
此時無論轉速升高到多少轉,甚至上萬轉那么電機輸出的功率是始終不變的。電機功率=扭矩×轉速,因此轉速升高后扭矩會下降,可以看到電機在某種程度上可以自行調整狀態。而汽車恰好是起步/加速需要較大的功率,而高速巡航時功率則并不需要太高的功率,轎車巡航時,20kw的功率足夠用,而電動機高速低扭恰好滿足車輛對動力的需求。
而發動機的特性與電機則是完全不一樣的。電路板廠發現,發動機的扭矩變化范圍比較大,轉速對扭矩有著較大的影響,首先在一定范圍內扭矩隨著轉速增加,保持在一定的轉速區間后可以輸出最大扭矩,轉速繼續增加后扭矩下降,進入最高功率區間。各個工作區間都非常狹窄,想要獲得穩定的動力輸出必須要配上多檔位變速箱。例如起步時稍微拉高轉速,變速箱則通過減速來放大扭矩。
扭矩可以放大多少?發動機扭矩×變速箱傳動比就可以算出來。變速箱1檔傳動比為15.53,發動1000rpm起步時,扭矩180nm,那么經過變速箱放大后扭矩則為180×4.69=844Nm,變速箱輸出扭矩經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,發動機驅動汽車只能有兩個模式存在,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,例如貨車起步時需要很高的輪上扭矩,固定速比的減速箱速比設定必須要大一些。這樣才有足夠的動力啟動車輛,但是動力滿足了,最高時速則會降低很多,我們一檔起步后,油門踩到底時速也很難超過100km/h,發動機工作在高轉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。
這時候就可以看到變速箱在汽車上存在的必要,多檔位多個傳動比,可以把內燃機伺服的趨近完美。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動力也逐步降低,發動機可以工作在更低的轉速下。線路板廠覺得,這樣一來震動、噪音、油耗、動力都達到了一個平衡,這就是變速箱的功勞,揚長避短充分提高發動機利用率。
這時候已經看出來,變速箱的存在完全是為了伺候發動機的,發動機的壞脾氣經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動機的特性,這樣才可以用在汽車上。而電動機的特性恰恰與發動機改變后的特性接近,低轉速扭矩大,恒轉矩運行,高轉速則進入很功率模式,最高轉速可以達到16000rpm,完全可以通過拉高轉速的方式提升速度。所以只需要一個單速的減速箱就可以替代發動機與變速箱,這也是目前乘用車不采用變速箱的原因。當然如果能用上變速箱電機利用率會更高一些,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。