發動機和變速箱被認為是汽車中最重要的技術,甚至一款好的變速箱,還可以彌補發動機本身動力的不足,讓動力的傳遞更加順暢直接。
但是,大多數電動汽車沒有單獨的變速器的。與內燃機相比,電動機在產生動力和扭矩方面的性質不同。內燃機將通過進氣 - 壓縮 - 爆炸 - 排氣沖程產生的能量轉換為旋轉能,并通過各種動力傳輸裝置將其傳遞給車輪,產生能量的過程很復雜,并且必須經過許多機械零部件,因此變速箱是必不可少的零部件。
發動機緩慢運行時,功率和扭矩較小。發動機轉速提升時,會輸出更高的功率。但是,由于輸出功率 = 扭矩 X 轉速,因此即使輸出增加,扭矩也不會繼續增加。因此內燃機發動機通常有一個最佳轉速區間,在這個區間內功率和扭矩才能最好的發揮。
但是在電動車中,從電流流過電動機的那一刻起,就可以爆發最大扭矩。因此純電動汽車的加速很猛。此后,最大扭矩在達到電動機最大輸出的轉數之后逐漸畫出一個向下的曲線。
重要的部分是 " 可用的轉速 "。基于普通乘用車的內燃機的可用轉速為:汽油為 6000 至 7000 rpm,柴油為 4000 至 5000 rpm。
而電動機的轉速至少為 11,000 rpm,甚至超過 18,000 rpm。它的轉速范圍是汽油發動機的三倍,是柴油發動機的四倍。因此,內燃發動機通過引入變速器來克服發動機的局限性,但是電動機是不必的。
如果內燃機至少需要 4 個變速齒輪可以突破 200 km / h 的話,那么電動汽車可以在沒有變速器的情況下以 160 至 200 km / h 的速度行駛。除非像賽車那樣需要更高的速度,否則電動汽車可以在沒有變速器的情況下使用。
此外,純電動汽車中,電池的成本是很高的。所以現在純電動汽車通常都把有限的空間,給電池使用。以保證更大的續航里程。如果在純電動汽車中增加變速箱的話,那么會增加造車成本,對于制造商來說,也并不劃算。
電動汽車不需要使用變速器的另一個原因,是它已經非常高效。根據 2017 年電氣與電子工程師學會(IEEE)的車輛動力與推進會議(VPPC)上發布的演示文稿,當電動車增加了兩速變速器時,功耗(Wh / km)低至 0.75%,最多僅為 1.5%。
由于電動機本身在任何旋轉范圍內都表現出足夠高的效率,而內燃發動機則是在特定的轉速下擁有最佳的效率,如果低于或高于此區域,效率將降低。
在低速環境中,電動機可以利用最大扭矩的 100%。當加速時,電力消耗增加,但是效率高于內燃機的效率。根據轉速和扭矩的變化,能量效率很高。
大多數電動汽車的效率接近 80-90%,因此,即使增加了變速箱,額外的效率改善效果也微不足道。
那么,變速箱本身對電動汽車沒用嗎?并不是!配備變速箱的好處是提高了性能,保時捷 Taycan 是代表。
Taycan 配備了 2AT 變速箱。一檔的減速比為 15:1,通過利用更大的扭矩,很容易獲得更大的力和更快的加速。二級變速箱在 110 km/h 的速度時使用,可通過 8:1 的減速比提高最大速度。
因此,一般的電動汽車的最高速度為 160km / h 時,很難超過 200km / h,而 Taycan 可以達到 250km / h。變速箱在提高性能方面起著重要作用,例如更強大的動力和更快的最高速度。
CVT 變速箱,作為能夠增加純電動汽車續航里程的優勢,再次吸引了人們的關注。
根據在瑞士期刊出版研究機構 Energies 中注冊的一篇論文,可以自由改變傳動比的 CVT 變速箱,可以將電動汽車的能耗降低 10-15%。對于提升效率有積極的影響。
所以,有些品牌已經開始研究該技術。博世就宣布了一款名為 CVT4EV 的電動傳動系統。
根據官方消息,博世 CVT4EV 變速箱采用集成式設計,內部并沒有傳統變速箱的液力變矩器、行星齒輪、離合器等復雜結構。另外,它可以在寬廣的速比之間靈活調變,既可以放大車輛起步所需扭矩,還會減少電動機的高能耗、低效率的運轉時間,而在高速行駛時,電機可以維持在最高效的轉速范圍。
CVT4EV 具有將逆變器,電動機和 CVT 變速箱集成在一起的一種模塊結構,這是為了減少體積和重量。對于車輛制造商而言,可以降低車輛開發和生產所需的成本和復雜性。由于采用模塊化結構,因此可以應用于從普通乘用車到商用車和跑車的各種車型。