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1 # 滿格電新能源汽修中心
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2 # 非專業車評
內燃機汽車依賴變速箱、原因在於有實際的需求,而純電汽車在民用這一塊、目前沒有對變速箱的需求,所以目前的純電汽車就沒有配備變速器了;並不是說電動汽車不能裝變速器,只是說目前電動汽車不用變速器、即可達到日常使用的要求,所以目前電動車沒有配備變速器,而內燃機汽車離開變速器、連起步都做不到!
變速箱是汽車三大件之一、亦是車上精密度極高的部件,但其本質就是個扭矩放大器,無非有兩個作用,其一減速而增扭、利用大傳動比放大發動機扭矩,輔助車子完成起步、以及提速;其二就是減扭增速、利用低傳動比來壓制發動機轉速,讓車子在高速巡航中、發動機轉速更低,降低摩擦功損耗、以及降低發動機噪音;由上面描述,我們可以推匯出內燃機的幾個痛點。。。
低轉速扭矩不足:因為低轉速扭矩不足,所以需要變速箱去進行扭矩放大,所以離開變速器則內燃機車沒辦法加速、甚至於連正常起步都做不到!
內燃機轉速不夠:如今的民用車內燃機、極限轉速平均在6.50千轉,如果沒變速器(假設直傳擋,類似於變速箱第四擋、傳動比一),那麼把油門踩到底、飆到6.50千轉,好吧此時車速70公里,這就好比咱們用四擋跑、油門踩到底也就70公里左右,對吧?這樣的車速、能滿足日常需求麼?所以內燃機車必須配個變速器來在高速巡航行駛、對扭矩依賴不大時,來給發動機增速!
給發動機增速的好處有兩點,其一利用傳動比增速,就不必讓發動機轉那麼快了,其二發動機轉速變得更加可控,無論是燃燒、燃油經濟性、噪音都很好的被控制;至於電動機則完全不同,它的轉速高的離譜、比如特斯拉用的電動機,轉速高達1.60萬轉,接近咱們民用內燃機的2.50倍,所以即便它沒有變速器、傳動比恆定為一,它也可以利用它1.60萬的轉速上限來拉出所需的車速,所以純電車目前並不需要變速器!
扭矩放大對內燃機車的重要性如上圖所示、這就是一個六擋變速器、各擋位間的齒輪比,我們假設終傳比為三,那麼一擋可以將扭矩放大為。。。
一擋扭矩放大=4.31*3=12.9倍
實際上輪上扭矩與發動機扭矩之間的關係也是如此,輪上扭矩=發動機扭矩*傳動比,而一擋時的傳動比就是12.9,所以咱們的車子、在一擋起步時,發動機所輸出扭矩、整整被放大了12.9倍,才能順利起步;那麼變速器對內燃機車是不是很重要?假設發動機峰值扭矩可以達到200nm、起步車動時轉速一千出頭,此時發動機能輸出的扭矩最多100nm,可這100nm的扭矩怎麼可能拉動平均1.50噸重的民用小汽車呢?
所以內燃機汽車、必須用變速器,至少在民用車領域、必須這麼做;當然如果我們玩玩抬槓邏輯,弄個增壓V12、配個六七百公斤的車重或許無變速器也能完成起步,只不過這玩意造價不菲,咱們也享受不起,換句話說只要配個變速器、三缸機都能順利起步,那麼又何必弄那麼複雜、那麼昂貴呢?所以從某種角度上看這變速器也使得內燃機車變得經濟、實用,若沒變速器,燃油汽車現在必然還是價格高不可攀的東西、更不可能普及!
純電汽車為什麼不需要變速器?實際上純電汽車也有變速器,只不過它的變速器只有一個擋位,如上圖、特斯拉的傳動比為9.73,理論上就是它可以把扭矩放大9.73倍最高;所以純電汽車也是有增扭能力的,只不過不像燃油車變速器具備多個傳動比,多擋位變速器具備多個傳動比。。。
一擋傳動比=4.31*3=12.9
二擋傳動比=2.33*3=6.99
三擋傳動比=1.43*3=4.39
四擋傳動比=1.00*3=3.00
五擋傳動比=0.78*3=2.34
六擋傳動比=0.69*3=2.07
特斯拉固定傳動比=9.73(唯一)
其實咱們燃油車、如果一擋的傳動比9.73,也能完成起步,有液力變矩器的自動擋、起步並不難,手動擋需要有點技術(容易熄火)、但並非做不到,內燃機車完美起步、需要扭矩放大13倍左右,而純電車起步、僅需要把扭矩放大9.73倍,為什麼會出現不同的倍數(假設重量一致)?重點就在於內燃機低轉速下輸出扭矩太低,而電動機無視轉速!
內燃機0轉速=0扭矩
電動機0轉速=可以爆發峰值扭矩
這就是關鍵性的差異,內燃機車、起步時的低轉速扭矩太差,所以需要扭矩放大十幾倍、才夠用,而電動機扭矩輸出無視轉速,拿永磁同步電機為例,起步電壓直接影響扭矩、而不依賴於轉速,所以就不需要弄內燃機變速器那麼大的傳動比;而電動機的峰值轉速普遍在一萬轉以上,所以若需要高速、直接依賴發動機轉速硬拉即可,不過電動車的高速是非常有限度的,不可能像內燃機拉的那麼容易!
純電汽車、起步扭矩迅猛,所以對變速器依賴很小,就像特斯拉有一擋9.73傳動比就已經夠用了,要扭矩、依靠電機特性來滿足,要車速利用電機高轉速來拉;不過弊端在於9.73的固定傳動比,終究只能讓特斯拉車系達到兩百出頭的時速,要知道峰值600nm左右的扭矩、都足夠破三百公里了,可卻僅僅做到兩百公里出頭,問題就在於這個9.73傳動比上、如果再提供個6.50或者更低的傳動比,極速還是可以繼續拉高的!
所以純電汽車、並不是不能配變速器,只不過目前還不需要,比如特斯拉某款車,僅僅為了滿足日常行駛,日常行駛的要求不多如01表現要好、最高車速多多益善(實際上限速120km呢),這些利用固定9.73傳動比都能輕鬆的做到,所以目前就不需要多擋位變速器、只用恆擋變速器即可;而如果有一天重卡、超跑皆用純電動力,那麼僅僅依靠電機扭矩(或者是轉速)就達不到了;比如滿載50噸,特斯拉峰值600nm扭矩的電動機、配9.73傳動比,就很難完成起步了,這個時候、就必然要給電動車配備多擋位變速器了,所以目前電動車不配多擋位變速器、重點在於目前沒需求,而當有需求時、同樣會用變速器!
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3 # Taxi速遞
大多數電動車沒有變速箱是因為意義不大
來看下電動機和內燃機map圖,電機0-10000轉的效率基本都在85%以上,而發動機的最佳效率在1500-3500轉之間,因此即便沒有變速箱,電動車依然能夠高效的行駛,增加變速箱也就是把部分時速下的效率從85%提升到95%,因此提升並不明顯,這也是很多電動車只有一個單級減速器的原因
不過從另一方面來看,電機在高速下的扭矩會大幅減小,比如特斯拉Model S從時速50mph(約80km/h)開始扭矩開始快速下降,這個時候增加一個變速箱有利於效能的提升,比如保時捷Taycan有兩個檔的變速器,另外榮威MARVEL X也有兩個檔的變速器
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4 # 沉默的渦輪
回答這個問題之前我們首先要弄明白變速箱有什麼作用。
傳統汽車發動機是內燃機,內燃機的特性決定了它有一個最佳轉速區間,在這個轉速區間內燃油燃燒最充分,也就是說這個區間內發動機的力量最大,也更省油。但是這個轉速區間比較小,無法滿足汽車行駛時的各種路況,所以就需要根據路況實時改變發動機和車輪之間的齒輪比來保證無論車輪轉速多少發動機的轉速始終保持在一個固定範圍內,也就是那個最佳轉速區間,改變齒輪比的裝置就是變速箱。所以說,燃油車是一定要有變速箱的。
再說電動汽車,電動汽車是靠電機直接驅動的,而電機不存在最佳轉速區間這個概念,它在任何轉速狀態下都可以發揮高效率。常規電機的轉速範圍一般是1到3000轉,完全可以滿足任何路況的車速,所以,理論上講電動汽車是不需要變速箱的,但有的車型需要將電機轉速降低而增加扭矩,這種情況下就要增加一個單級減速箱。
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5 # 朱博士白話發動機
朱博士回答:
燃油車上都有變速箱,選車、侃車、駕車,必須要接觸變速箱,各種變速箱的結構、優缺點等等,自媒體、傳統媒體、各種資訊上,到處都是。
大家都默認了,變速箱是個好東西,汽車就應該有變速箱。
其實,之所以有變速箱,是因為內燃機式發動機效能有缺陷,必須要用變速箱和離合器來彌補內燃機的效能缺陷,才能用到汽車上,否則內燃機在汽車上很難使用。
燃油汽車必須使用變速箱舉個例子,比較直觀一些。
比如活塞式發動機怠速轉速要600-700RPM,轉速再低,發動機自身都穩定不住,怎麼驅動汽車?
沒有離合器和變速箱,汽車想走也走不了;
發動機低速時輸出扭矩的能力很弱,沒有變速箱透過低擋位時較大的減速比,來把扭矩放大,汽車起步會很困難,並且即使能起步,也會很不平順。
電動車可以不用變速箱以上內燃機的必須怠速、低速低扭的特性,對於電機來說,都不存在。
電機可以0轉速啟動,持續輸出最大扭矩。
到中等偏高轉速以後,隨著轉速的升高,電機的輸出扭矩也會下降。
雖然這樣,電機驅動系統,採用固定減速比的傳動系統,已經可以獲得相當好的汽車驅動能力。
所以,電動汽車可以不用變速箱。
可以不用,也可以用,即使使用變速箱,也沒必要象燃油車的變速箱這麼複雜。
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6 # 天和Auto
電動汽車並不是沒有變速箱,減速器可以理解為單速變速,這其實也是一種變速箱。
電動汽車普遍沒有變速箱,原因並不是因為絕對不需要,而是技術達不到。不過一般家用電動車可以沒有,電機需要減速而不是檔位的變化,原因是因為電機的執行特點。
如圖所示,簡單的理解永磁同步電機在執行中沒有摩擦、沒有震動、沒有噪音,而這些正是燃油發動機的所有特徵。電機可以輕鬆達到一萬轉以上,車速飛快的狀態下基本只有風噪而掩蓋驅動電機的聲音;但是發動機如果到一萬轉基本是在嘶吼,而且民用車一般五六千轉就斷油了,即使在這種轉速下發動機的噪音也大到難以接受。
如果發動機沒有變速箱,透過一個齒輪比輸出動力,那麼發動機的轉速就代步了車速,想要高速行駛發動機就要高轉速執行,噪音和震動是不能接受的,發動機也會加劇磨損降低壽命,所以內燃機匹配變速箱是必須的。
但是電機沒有這些問題,一萬轉也沒有可怕的噪音和震動,而且不存在磨損,所以不需要變速。不過轉速太高直接傳動是不現實的,直驅一萬轉是什麼概念了。所以電機需要減速,只要能把轉速控制在更低的區間就足夠了,一個齒輪比可以做到所以減速器一般都單速,也就叫做電動汽車專用單速變速箱。
不過電機並不是完美的,恆扭力可以瞬間爆發最大動力,但達到恆功率區間扭力會明顯下降。
理論上透過傳統變速箱的多檔位可以緩解這個問題,但這種變速箱只能承受小功率低轉速的電機,反而會犧牲效能。在技術沒有突破之前,解決電機扭力衰竭只能透過加大功率電機,這也是新能源汽車動力越來越強的原因所在。
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7 # 學究又不正經的雜貨鋪
兩年半的純電動車主很願意回答這個問題。嚴格來說,電動車不是沒有變速箱,只不過這個變速箱有名無實,只有固定傳動比,叫單級減速器更恰當。
電動機是把電能轉化成機械能,內燃機是利用化石燃料的化學能轉化成機械能。能量特性和物理結構的不同,讓電動機的低轉扭矩更強、峰值轉速高。
之所以不配多檔位變速箱,主要是因為電動機的高效能和高效率工作範圍都遠高於內燃機,而且噪音和平順性也比內燃機強得多。目前國內所有自主品牌的A級純電動車,電機的紅線轉速都在每分鐘10000轉以上,並且不到1000轉就能爆發最大扭矩。而家用汽油車的紅線轉速只有6000-7000轉,少數自然吸氣效能車和超跑也不過8000-9000轉。即便是調校優秀的渦輪增壓發動機也要至少1200-1500轉才能爆發峰值扭矩。同時,發動機在高轉速下的油耗和噪音也是咱日常開車接受不了的,所以發動機需要匹配多檔位變速箱來兼顧動力、效率(即能耗)和靜謐性,勻速巡航把轉速控制在2000轉以下,需要急加速再透過降擋把轉速拉上去確保動力。但電動機因為沒有曲軸和活塞運轉的機械振動和油氣燃燒,6000轉以內都安靜得難以察覺,即便6000轉以上的高頻電流聲也不會蓋過風噪和路噪,而且始終平順如一。不得不承認,在這些方面,電動機確實比內燃機有很大的先天優勢。
因為只有一個檔位,純電動車的車速和電動機轉速始終成正比,速度越快轉速越高。以我這輛EMGRAND EC7EV來說,紅線轉速12000轉,表底14000轉,時速100公里的巡航轉速6700轉,已經超過了大多數渦輪增壓車的紅線轉速。同樣是100km/h的車速,我的蔚攬2.0T+6速雙離合的轉速只有1700轉。不過純電動車並不擅長跑高速,尤其是100km/h以上,不僅加速開始乏力,耗電量也噌噌地漲。
答主還發現,雖然電動機只有1個檔位,但傳動比卻比一般汽油車的一檔小得多,EMGRAND EC7EV的傳動比大致和蔚攬的2擋相當,都是30km/h對應2000轉。這就得益於電動機低扭強大,0轉速起步毫無壓力。
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8 # 水墨車事
目前大多數電動汽車並沒有變速箱存在,只有一個單速的減速箱。包括特斯拉也是如此,但是並不代表電動汽車並不需要變速箱。憑藉著電動機恆轉矩與恆功率的特性,乘用車不需要變速箱也可以做到與燃油車等同的效能。
電動機的特性就是低轉速高轉矩。上圖是驅動電機轉速、扭矩、輸出功率的特性圖,電動機在額定功率之前工作時,其扭矩是保持不變的,與轉速沒有直接關係,電機工作在恆轉矩區域。這期間電機的扭矩與電流有直接關係,透過調節電機工作電壓可以控制速度。透過調節供電電流可以控制電機扭矩,因此低電壓低速時電機也可以輸出高扭矩,只要調節控制電流就控制電機扭矩。隨著電機轉速增加,電機的扭矩反而下降,進入恆功率區間。這是電機的物理特性決定的,轉速增加扭矩下降,轉矩×扭矩=功率。因此達到額定功率時電動機轉速持續增加而扭矩會持續下降電機保持在恆定功率狀態下。
這種情況下,只要電動機功率足夠大,那麼完全可以不用變速箱來驅動汽車
例如某驅動電機最大功率135kw,最大扭矩為315Nm。最高轉速18000rpm,從引數來看,315Nm完全可以取代內燃機,某些2.0T發動機最大扭矩僅為320Nm,因此這樣的電機完全可以代替發動機驅動車輛行駛。這種情況下只需要配備一個單速減速箱即可,雖然電動機最大扭矩可以達到315Nm,但是仍然不能直接驅動車輪,需要一個減速箱降速來放大扭矩。上圖是特斯拉P85電動機效能曲線圖(與911對比),可以看出來電動機最高轉速達到1600轉/分,0-6000轉的扭矩為600Nm。儘管有著如此高的扭矩,電動機也是不能直接驅動車輪的,還需要減速箱降速來提升扭矩。特斯拉減速箱速比與主減速疊加後,最終傳動比為9.73,而電動機扭矩則放大了9.73倍,整體輸出扭矩已經接近6000Nm了。因此零百加速成績優秀,電機轉速拉到8000轉/分時,車速可以達到110km/h左右。這就是電動機的優點,利用其高轉速的特點特點可以提高傳動比來提高驅動能力。
放在內燃機上,單速變速箱幾乎是不能用的。
特斯拉的傳動比要比燃油車一檔還要高,燃油車如果用著變速箱 那麼只能滿足起步需求。而發動機最高轉速比起電機低很多,如果跑到110km/h,那麼發動機轉速已經上升到8000轉/這是非常恐怖的,巨大的震動/噪音/油耗是不能接受的,況且發動機紅線轉速不可以維持太長時間的。而放在電動汽車上,起步問題解決後 ,極速更容易解決了!那就是粗暴的把轉速拉高就可以做到了!例如轉速直接拉到16000轉/分,理論車速已經達到220km/h。
因此電機功率足夠的情況下,乘用車並不需要採用變速箱。加了變速箱反而會比較麻煩,體積重量控制邏輯都是問題,而能承受600-1000Nm的變速箱製造起來有一定難度,難以實現。而電動機功率不足,受到體積限制的情況下,必須要加裝變速箱。以便低速時放大扭矩、中速時提高轉速、這樣電動機利用率才能高一些,而乘用車只要電動機功率足夠是不需要變速箱的。
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9 # 白樓情話
整體上來講,所有的變速箱都是齒輪箱而已!但無論是傳統油版的手動、自動變速箱,還是豐田混動那樣的行星齒輪變速箱、還是本田混動以及起亞混動、通用別克混動那種雙離合變速箱,各有換擋邏輯而品控高低,但其最終而終極目的,就是既能最大化的滿足使用者日常用車需求,又最大化的保證乃至延長耐用度,換而言之,就是誰用了最簡單高效且又超級耐用的齒輪箱,誰就是未來新能源汽車所謂變速箱的王者,誰就是活在汽車市場和使用者口碑裡的最大贏家。
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10 # 機器人觀察
不需要。
這個不需要是電動機決定的,不是汽車決定的。
新能源汽車的電動機使用減速機,其實是為了省錢了。當然還有技術的原因。
電動機的市場場景不論多麼複雜,都從來不用變數箱。想改變電動機的轉速,或者扭矩,全部都是直接加減速機。
變數箱其實就相當於,內燃機的減速機。只是內燃機之所以用變數箱,是因為內燃機本身的特性:啟停反饋慢,尤其是啟停階段扭矩輸出不足。此外依靠燃燒實現的扭矩輸出,過載有限,同時在超大複合外力作用下會出現憋缸熄火的情況。
這裡先介紹一下變數箱的作用。汽車變數箱已經出現很多年了,新一代的無極變數,已經基本趨近於減速機的形式了。在很多領域都有介紹變數箱。這裡引用機械cax360的幾個動態圖直觀展示變數箱的原理。
手動變數箱的動態圖。常規情況下的內燃機轉速和扭矩,是一個區間。透過撥動變速桿,切換中間軸上的主動齒輪,透過大小不同的齒輪組合與動力輸出軸結合,從而改變驅動輪的轉矩和轉速。
從左到右,我們能夠看到,發動機帶動輸入的軸以及次輪,透過改變切合次輪的大小,實現速度的變化。最後傳動到車輪部位。
這個設計的原因其實在於幾個原因。
1、我們都知道內燃機是汽油噴霧,在點火花塞的放點作用下,燃燒實現的膨脹推動力。這種結構有一個非常關鍵的情況是,一旦汽車啟動,如果你想改變的速度,扭矩(反饋在表面就是車輛有沒有勁的情況),肯定是不能無限制的加大油門,油門太大燃燒不充分,也沒有力氣。
想減速了,油門太小汽車容易熄火,更容易造成事故。也就是說,這種內燃機的發動機,最低功率其實要同額定功率非常接近。常規的內容機的轉速區間非常小:1000rpm-4000rpm。轉速再往下,很容易熄火,再往上就非常容易拉缸,斷軸。沒辦法呀,他畢竟是燃燒的機器,不是你想控制就能控制的。
(從油耗上面能夠大致看到)。基於這個情況,變數箱的價值就凸顯出現了,那就是內燃機可以正常輸出,透過變數箱控制扭矩和轉速。
2、啟、停的速度慢。尤其在啟停的時候,基本輸出不了力(也就是扭矩)。
不管是汽油機,柴油機。及時啟停的速度不斷優化了。但是還是很慢。而且基本沒有力的輸出,這個速度肯定是同電動機沒法比的。電動機的啟停可以控制在毫秒以內。
然後我們來說,電動機+減速機的控制方式。
電動機搭配減速機的運動控制伴隨著電動機的整個生命時期。這裡來說一下,比較普遍的電動機搭配減速機的原因。
1、新能源汽車的電動機,控制的主要方式不是我們見到的電門。在你驅動電門大小後,有一個東西叫:驅動器,透過驅動器來控制電動機。常規情況驅動器,會將各類數字訊號轉換成脈衝,或電流型號給電動機。讓電動機以什麼速度轉。
所以電動機的優點是,驅動器內部其實有一個整套的演算法控制方式。他之所以能夠實現恆力功率輸出也就在驅動器上面。不然你以為你加大電門,電動機怎麼還是恆定功率輸出的?
電動機的轉速輸出空間非常大:0-7000rpm,過載情況都可以達到1.5-1.8萬轉。你說說是不是很恐怖?當然過載情況那就距離報廢不遠了。及時電機不報廢,車也報廢了。
2、此外,就是電動機的啟停控制。速度非常快。並且啟停的狀態下電動機是有力輸出的。
以前的內燃機啟停控制速度非常慢,並且不斷重複的啟停,會造成發動機故障率增高。儘管重複啟停對電動機也同樣有傷害,但現在的電動機技術,在重複啟停上面,還是要比內燃機效能更好。
基於這些情況,內燃機必須要使用變數箱。
對於電動機使用減速機的情況,其實是為了省錢。
這個可能大部人並不瞭解這個情況。當然不單單是省錢,還兼顧電動機物理的極限,或者說當下的電機技術。
正常而言,新能源汽車,完全可以不使用減速機。為什麼?因為電動機本身就可以控制速度,恆功率輸出的狀態下。
正常情況下,我們只要提高電機的功率,就可以實現轉速的0-1000rpm,或者是0-10000rpm,以及相對應的扭矩的的覆蓋了。(當然這是理論上,請不要抬槓)
但是在電機方面,這就要提高非常大的成本了。正常情況大扭矩,超高度的的電機(200kw的這種)。可能一個電機就是一臺車的價格20-30萬。
所以,使用高速電機,小扭矩,超高速,實現總功率降低,價格就可以得到有效控制。
這種情況在工業場景中,非常常見,尤其是機床領域。
最理想的狀態肯定是電機直接驅動。但是價格非常昂貴。
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11 # 智多星怪1
鋪裝路面電動車不需要變速箱可以,如果在越野道路上太需要變速箱了,只是出於成本考慮被閹割了。電動車電機有個過載保護,一旦扭矩不夠電機就保護斷電了。過個溝溝坎坎的有變速箱還是非常有必要的。
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電動汽車保留了傳統汽車的加速踏板、制動踏板和各種操縱手柄等,但它不需要離合器,不需要變速箱。當駕駛員啟動點火鑰匙時,電動汽車並沒有什麼反應,只是附件電器接通電源,但電機並沒有開始運轉。當駕駛員把擋位換到D檔,並踩加速踏板,此時擋位資訊和加速踏板的行程,轉換為電訊號,透過訊號線傳遞給整車控制器VCU,VCU把駕駛員的操作意圖透過CAN線,傳遞給電機控制器MCU,電機控制器將動力電池提供的高壓直流電,轉變成三相交流電,驅動電機旋轉,輸出扭矩,透過變速器、差速器和傳動軸,驅動車輪轉動。隨著油門加速踏板被踩的深度不斷加大,電機控制器控制它內部的6個IGBT功率開關管,使IGBT的開通的頻率增加,電流不斷增大,電機的轉速不斷增大,電動汽車就會不斷加速,在這一段加速過程中,電機的功率也是不斷增加的,但是電機的轉矩保持為最大值不變。
當駕駛員鬆開加速踏板,電控系統根據加速踏板的位置感測器的資訊,調節電機的轉速,最終使電動車的速度下降。
與此同時,電機控制器會透過電流感測器、電壓感測器、溫度感測器、電機旋轉變壓器等,監測當前電機的電流大小、電壓大小、轉速大小、電機溫度等資訊,並把一部分資訊資料透過CAN網路,傳送給整車控制器、車內儀表。
電動汽車是如何實現倒車的呢?
當駕駛員掛倒擋(R檔)時,倒車訊號就傳送給整車控制器VCU,再透過CAN線傳遞給電機控制器MCU,電機控制器透過控制它內部的6個IGBT的開關順序,改變輸出的三相交流電UVW的相序,從而控制電機反轉,實現倒車。