可能有些小伙伴還不知道,目前主流的電動汽車,以特斯拉為例,是沒有傳統(tǒng)變速箱的。
不過這句話說得不嚴謹,只要具備變速變矩功能的機構(gòu)就能叫做變速箱。電動車一般都會配備一臺單速變速箱,用于提高扭矩,降低轉(zhuǎn)速。
但燃油車上具有多個轉(zhuǎn)速、扭矩轉(zhuǎn)換比,或者更通俗地說多個“擋位”的變速箱,是主流電動車目前不配備的。
- 為什么汽油車有變速箱?
想知道電動車為什么普遍都沒有變速箱,首先得知道變速箱的作用是什么,也就是為什么汽油車要用變速箱。
核心在于,提高效率。
網(wǎng)上有一個很流行的問題其實和這個話題是相關(guān)的:為什么高速公路限速120km/h,而很多汽車表底都是兩三百?
沒有(多擋位)變速箱機構(gòu)的汽車也是有的,咱不用翻歷史,今天就有——卡丁車。
普通的娛樂型卡丁車都是沒有變速箱的,車身輕巧,操作簡便,極速也不高,重在駕駛樂趣豐富。
如果家用車的極速也像這類卡丁車一樣,只能跑個60km/h,這交通可不得再惡化個三五倍。
其實賽級的卡丁車也是有變速箱的,比如KZ型卡丁車,配備變速箱,極速高達150km/h。
可見增加變速箱是一個非常行之有效提高極速的方法,畢竟人家名字就叫“變速”箱。
那么問題又來了,國內(nèi)高速最高限速120km/h,我要那后面的一大半車速有啥用呢?
有用,聽我的,我不要你覺得,我要我覺得,這個事情不需要討論,有用!
舉個栗子,豐田最新的2.0L發(fā)動機,最高熱效率達到40%,是目前量產(chǎn)的熱效率最高的發(fā)動機。
但即便如此,這款發(fā)動機也不是時時刻刻都在最高熱效率的區(qū)間運轉(zhuǎn),想要控制發(fā)動機盡量高效工作,就需要變速箱的變速變矩功能。
最簡單的表現(xiàn)就是,今天我們在高速上開車,發(fā)動機轉(zhuǎn)速都會壓得相對較低,變速箱擋位最高,以保證盡量省油。
那只用這個齒比小的高擋位不就好了,為什么要前面的好幾個擋呢?
根據(jù)發(fā)動機的普遍特性,轉(zhuǎn)速低的時候扭矩小,通俗地說就是勁兒比較小。需要大齒比的低擋位提升扭矩,否則起步會非常困難,其次也會很慢。
騎過變速自行車這一點就很好理解了。
- 為什么電動車沒有(多擋)變速箱?
還是和效率有分不開的關(guān)系。主流的異步電機,相對發(fā)動機而言,其高效區(qū)間都在高轉(zhuǎn)速區(qū)域,而且普遍高效區(qū)分布比較寬泛。
所以大家通常配備一個大齒比的單速變速箱,保證電機主要在高轉(zhuǎn)區(qū)域運行,同時也沒有了發(fā)動機起步困難的問題。
這還給電動車帶來一個附加優(yōu)勢,大齒比變速箱提升了扭矩,加上電機本身啟動即達到最高扭矩的特性,加速通常都秒天秒地。
說人話就是,電機這孩子,只要一使勁兒就能使出最大的勁兒,而且這孩子還跑得越快越輕松。不像發(fā)動機那孩子,起步?jīng)]勁兒,跑太快了也容易累著,得配好幾個擋換著用。
從這個角度來講電機確實是先天強壯,優(yōu)勢明顯。
不過這種高轉(zhuǎn)低負載效率高,配備大齒比單速變速箱的電動車也有毛病,后勁不足,極速不高。(全液晶儀表盤不用標(biāo)表底算不算作弊)
在很多繃直線的比賽中,零百什么的特斯拉通常都能傲視群雄,再貴的超跑都不是它對手。可一旦換成0-200km/h甚至1/4英里加速賽,勝負往往就會發(fā)生逆轉(zhuǎn)。
一方面從電機外特性曲線就能看出來,電機雖然前段出力很大,但到后面高轉(zhuǎn)速就有較大的扭矩退坡,進入恒功區(qū),坊間俗稱陽痿。
加上僅配備固定齒比的單速變速箱,另一方面極速也被電機自身特性限制住了。
好在這都無所謂,就像前面提到的,國內(nèi)高速限速都是120km/h,電動車高速加速乏力以及極速不高的遺憾都不屬于用戶痛點,所以大家都默認就過了。
- 有(多擋)變速箱的電動車
會更好嗎?
從理論上來講,更換不同的齒比進行傳動確實可以提升電動車的效率,尤其是降低其高速工況下的能耗水平。
在今年的全球技術(shù)日上,采埃孚就發(fā)布了全新的電動車2擋變速箱,相比單速變速箱,可以提升5%的續(xù)航里程。
采埃孚電驅(qū)動事業(yè)部系統(tǒng)集成負責(zé)人Bert Hellwig說:“對于日常生活中使用的電動車來說,盡可能增加電池續(xù)航里程是至關(guān)重要的。能源轉(zhuǎn)化效率每提高1%,續(xù)航里程就將增加2%。”
當(dāng)然這款變速箱目前還沒有裝車量產(chǎn),實際節(jié)能效果不得而知。而且即便采取官方5%的數(shù)據(jù),對于目前普遍存在的續(xù)航焦慮也是杯水車薪,更何況這還會給主機廠增加額外的成本負擔(dān)。
再舉個極端的例子,克羅地亞頂級電動超跑Rimac Concept S,后輪轂電機匹配雙速雙離合變速箱,百公里加速2.5s,0-200km/h加速5.6s,0-300km/h加速13.1s,極速電子限速365km/h。
這已經(jīng)是接近頂級配發(fā)動機超跑的水準(zhǔn),完全不存在陽痿的問題。
而且最近路測得聲勢浩大的保時捷Taycan,為了更極致的性能表現(xiàn),同樣也是搭載了2擋變速箱。
不過不用考慮成本的超跑和我們?nèi)粘J褂玫碾妱映擞密囘€是離得太遠,現(xiàn)實情況就是,由于電機的基礎(chǔ)特性,導(dǎo)致變速箱似乎成了可以繞過的技術(shù)難點,進而促使電動車變速箱的研發(fā)環(huán)境更加惡劣。
特斯拉在當(dāng)年Roadster的研發(fā)上放棄了最初搭載變速箱的想法,才有了今天大功率電機配大容量電池的主流電動車雛形。
作為國內(nèi)新勢力“抄作業(yè)”的主要目標(biāo),特斯拉或許給大家指了一條現(xiàn)實可行的容易的路,而這條路是否真的是最好的一條路,或許總得有人去“試錯”才知道。