如今絕大多數電動(dòng)汽車(chē)不使用變速箱。發(fā)生這種情況的主要原因有三個(gè)，但在深入了解細節之前，我們需要解釋一下變速箱是什么以及它在內燃機汽車(chē)中的作用。這樣就可以更容易地理解為什么變速箱在電動(dòng)汽車(chē)中并不是至關(guān)重要的。我們還將嘗試解釋它何時(shí)可以成為有用的補充以及它帶來(lái)的好處。

什么是變速箱以及它在內燃機汽車(chē)中的作用是什么?

與電動(dòng)機不同，內燃機在怠速時(shí)不能產(chǎn)生足夠的扭矩來(lái)移動(dòng)車(chē)輛，我們需要更高的轉速來(lái)產(chǎn)生更多的扭矩。但發(fā)動(dòng)機轉速范圍有限，因此汽車(chē)的速度也會(huì )受到限制，這就是我們使用變速箱的原因。簡(jiǎn)而言之，變速箱與最終傳動(dòng)比的結合就是扭矩倍增器。您以前可能聽(tīng)說(shuō)過(guò)齒輪和最終傳動(dòng)比，但也許您不知道這些數字的含義。

讓我們從齒輪比開(kāi)始。假設您在ICE汽車(chē)中選擇了1檔。我們還假設1檔的傳動(dòng)比為3:1。這意味著(zhù)發(fā)動(dòng)機產(chǎn)生的扭矩乘以3。為了確定汽車(chē)車(chē)輪的扭矩乘以多少倍，我們還必須考慮最終傳動(dòng)比。同樣，如果最終傳動(dòng)比為3:1，則汽車(chē)的車(chē)輪扭矩是發(fā)動(dòng)機扭矩的九倍。如果您的汽車(chē)發(fā)動(dòng)機在1檔以上述比率產(chǎn)生200Nm的扭矩，則車(chē)輪扭矩為200Nmx9=1800Nm。

如果沒(méi)有變速箱，這種倍增就不可能實(shí)現，即使我們踩下油門(mén)，汽車(chē)也會(huì )靜止不動(dòng)。內燃機汽車(chē)變速箱的設計必須完美結合發(fā)動(dòng)機的功率和扭矩特性、不同負載下的效率，當然還有工程師為所選車(chē)輛指定的最高速度。

盡管這些解決方案在過(guò)去幾十年中取得了重大進(jìn)展，但仍然是一種妥協(xié)。變速箱本身導致整個(gè)傳動(dòng)系統效率低下，增加了燃油消耗和能量損失。

電動(dòng)機具有三個(gè)固有特性，可以解決變速箱開(kāi)發(fā)中的工程問(wèn)題，并且在大多數情況下，不需要變速箱。這些特性包括零轉速下的高扭矩、電動(dòng)機的高轉速能力以及電子限制的最高速度。讓我們一一介紹這些屬性。

從零轉速開(kāi)始的高扭矩是非常明顯的。請記住，變速箱主要是扭矩倍增裝置。如果您從零轉速開(kāi)始獲得高扭矩，則無(wú)需通過(guò)使用多個(gè)齒輪比來(lái)進(jìn)一步增加扭矩。

然而，最重要的是高轉速能力。由于電動(dòng)機的轉速最高可達20,000rpm，并在整個(gè)范圍內提供高扭矩，因此只需一個(gè)傳動(dòng)比即可輕松實(shí)現最高速度。電動(dòng)汽車(chē)的電子限制最高速度是最后一個(gè)原因。發(fā)生這種情況并不僅僅是因為缺乏變速箱，而是因為與液體燃料相比，當前高壓電池的能量含量相對較低。

讓我們看一下BMWi4eDrive40，以便更好地理解這一點(diǎn)-它在0-5000rpm范圍內的最大電機扭矩為430Nm，組合齒輪和最終傳動(dòng)比為11.115:1。這意味著(zhù)車(chē)輪扭矩為4780牛米!現在很明顯為什么電動(dòng)汽車(chē)總體上是交通信號燈之王。

假設汽車(chē)的最高時(shí)速為190公里/小時(shí)。在最高速度下，電機轉速為16,500rpm。在130公里/小時(shí)的典型高速公路速度下，電機的轉速約為11,300轉/分鐘。正如您在此示例中所看到的，電動(dòng)機具有足夠的轉速范圍來(lái)滿(mǎn)足所有要求，而無(wú)需變速箱。

保時(shí)捷Taycan和奧迪E-TronGT均在后電機中使用兩速變速箱?，F在，在您離開(kāi)之前，“嘿，您剛剛告訴我們電動(dòng)汽車(chē)不需要變速箱。”理想情況下，我們希望在低速到中速時(shí)具有較短的齒輪比，以實(shí)現更快的加速;在較高速度時(shí)具有較長(cháng)的齒輪比，以降低電動(dòng)機的轉速。

為什么我們需要在較高速度下降低電機轉速?嗯，有兩個(gè)原因。首先，通過(guò)降低電機的轉速，我們提高了其效率(通過(guò)減少反電動(dòng)勢和渦流)，從而提高了汽車(chē)的行駛里程。第二個(gè)原因是無(wú)需電機過(guò)度旋轉即可實(shí)現更高的最高速度。

采用兩速變速箱的問(wèn)題是處理電動(dòng)機產(chǎn)生的巨大瞬時(shí)扭矩的技術(shù)難度。盡管如此，一些制造商目前正在開(kāi)發(fā)電動(dòng)汽車(chē)的兩速變速箱。

如果他們成功地大規模生產(chǎn)具有可靠可靠性和合理價(jià)格的產(chǎn)品，我們可能會(huì )看到更多主流汽車(chē)采用它們，而不僅僅是像保時(shí)捷Taycan和奧迪e-TronGT這樣的超級跑車(chē)。但事實(shí)并非如此，額外的復雜性和高昂的價(jià)格遠遠超過(guò)了潛在的好處。

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