文/秦明
作為燃油車三大件之一,變速箱的存在是由發動機的物理性質所決定的。在我們的刻板印象中,變速箱已經和發動機融為一體了,都是汽車不可或缺的一部分,而現在新能源純電車型的誕生逐漸顛覆了人們的認知,電動機不僅取代了發動機,連變速箱也不需要了。電動機代替發動機不少人都能理解,為什麼沒有變速箱,電動車照樣完成倒退和起步呢?電動機的功能就這麼強大嗎?
為什麼發動機需要變速箱?
簡而言之就是因為發動機直接運轉產生的扭力比較有限,而車行駛的時候根據工況不同,需要的推力不一樣,比如汽車起步又需要大的力量才能推動。如果直接把發動機的動力用於驅動汽車,就很難實現汽車的起步、上坡或高速行駛。另外,汽車需要倒車,也必須通過變速箱來實現。
此外,發動機的合理工作範圍較窄,一般為1000-4000rmp,變速箱為了讓發動機轉速保持在合理的工作範圍,就無法固定在一個減速比來匹配行駛需要的轉速,因此需要多個檔位來提高發動機的效率。
也就是説,單純一個發動機機,既無法驅動汽車,也無法兼顧低速和高速行駛。因此需要通過離合器和變速箱,靈活調節不同車速和不同動力需求下發動機的轉速。
為什麼電動車不需要變速箱?
由於電動汽車的動力輸出方式就和燃油汽車完全不同,電動汽車的動力來源於動力電池,動力輸出來自採用直流電的永磁同步電機,有着極強的加速爆發力,轉速輕鬆就能達到10000轉以上。隨着踩下電門,電流輸入越大,電機能提供的扭矩也就越大,通過高轉速的方式提升車速,動力來源十分純粹。
電動汽車通過動力電池電流輸入電機的大小就能控制電機的轉速,實現車速的控制,既然沒有變速箱電動機也能直接使用,那就自然沒有必要在安裝一個變速箱。畢竟變速箱佔用的空間和成本都是不小的,沒有變速箱還能減少不必要的能量消耗,並且因為電機轉速高,所以想設計一台與電機匹配多檔位的變速箱還是比較困難的,又何必花費大量的時間金錢去做不討好的事呢?
單速變速箱不是變速箱
那就有朋友會説,在查看電動車車型參數的時候,會在變速箱的介紹中看到單速變速箱,其實這個單速變速箱其實並非變速箱,既然名稱都是單速自然不能變速,與其叫單速變速箱不如叫減速器。
其實這個裝置就是為了彌補電動機只有高轉速,而沒有高扭矩的缺點。如果電動機想要獲得更大的扭矩,那就需要把轉速降下來,可電動機轉速和功率是成正比的,所以想要把轉速降下來,又不降低電動機功率就需要加一個減速器,從電動機外部來單方面控制轉速,來降低電動機的高轉速提升扭矩。
沒有變速箱怎麼倒擋?
電動汽車雖然沒有傳統的變速箱,但是它依然能前進和後退,與燃油車不同之處在於,燃油車的倒擋是要靠變速箱實現的,而電動汽車的倒擋只需要讓電動機反轉就可以了,所以,電動車倒車就是通過控制器實現電機反轉改變軸旋轉方向,實現倒車。
和燃油車不同的一點是,電動汽車在前進的時候掛倒檔踩電門加速是沒有效果的,必須等到車子停下才能掛入倒擋開始工作。因為控制器有個電機正反轉信號,當電機在正轉的時候突然反轉,控制器就會採取保護狀態。
寫在最後:
當然,電動車並非不能裝變速箱,而是不願意,就比如保時捷Taycan就願意搭載了雙擋變速器,雖然只有兩檔,也已經跨入了多檔位變速箱的行列,相比單速變速箱來説已經起到了質變的效果,雖然現在電動車還沒有變速箱,但技術成熟後,難免不會在電動車上看到變速箱的影子。