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电动汽车为什么不用变速箱来控制转速?

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发布:laoxiang21 来源:
PostTime:4-12-2023 21:25
电动汽车为什么不用变速箱来控制转速?

以下为文章全文:(本站微信公共账号:cartech8)


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总结:乘用车不用变速箱为主,但个别车型有用的。商用车以用变速箱为主,但也有很多车型不用。用变速箱在乘用车是为了最高车速和百公里加速,在商用车是为了最大转矩最大爬坡能力。不用减速箱是因为贵。所以,高端乘用车可以考虑两挡箱,用得起,而且收益更大。

核心看法:

1、电动汽车(乘用车)并不是不用变速箱。


  • 乘用车以单挡为主,即题主所理解的汽车。

  • 乘用车曾经出现过两挡箱,如TESLA早期的roadster车型,后来因为工艺成本等问题,不做了。这个知乎上很多讲这个故事的,我就不讲了,直接搜就能找到。

  • 乘用车现在也有两挡箱,如BMW i8使用的GKN的两挡箱,其中电机峰值功率96kW,峰值扭矩250Nm,最高转速11400rpm,一挡传动比11.3,二挡传动比5.9。见下图:




BMW i8 插电式混动的两挡箱


  • 乘用车未来还会有两挡箱,如广汽的昊铂SSR超跑车型里用的两挡动力总成。




昊铂SSR



昊铂SSR里用的两挡


  • 总体来看,用两挡的乘用车,都不便宜。

2、电动汽车(商用车)是以两(多)挡箱方案为主的。


  • 商用车分了很多种类,以当下电驱行业比较热的矿卡为例,下面图来自宇通矿卡的官网,里面显示是有变速箱的。而且矿卡行业基本都是多挡箱方案。




图源宇通矿卡官网:
http://www.yutongkyc.com/products/YTK90E.html


  • 公交车等10米及以上车型,一般有两种不同的驱动方案,直驱方案,和多挡箱方案。各有利弊。

  • 物流车,越大的车越有可能用变速箱,小的一定没有变速箱。

3、乘用车为啥不用两挡?为啥用两挡?


  • 乘用车的电机如果做到高转速(譬如TESLA的17900rpm,19300rpm等),是能够满足整车最高车速的需求的。而且还能兼顾低速时的加速性能,同时整个运行区间的效率都还凑合。而使用两挡的话,需要增加1300-2000元的成本,这个成本太高了,一般车用不起。一个字,贵,用不起!

  • 乘用车如果不差钱,又想要特别高的最高车速,譬如250km/h,而且还不希望百公里加速变差,那么就要考虑两挡了。

  • 下面举个详细的例子吧,以TESLA MODEL 3为例,分析一下,啥时候需要用两挡。具体TESLA的车辆模型怎么来的,汽车之家来的,我另外一个回答里面有过程。






先上结果,当前采用TESLA模型,计算结果与整车差距不大,包括最高车速,百公里加速等。


假设我们希望这台车百公里加速从5.8s提升为5s,最高车速从225km/h提升为300km/h。就可以看到,当前电机不够用了。




如果加速想提升到5s,最高车速想提升到300km/h,就发现当前电驱系统不够用了。


这时候,可以通过调整轮胎大小或者减速器速比的方式,来要么增加加速力减少最高车速(减少轮胎,增加速比),或者增加最高车速减少加速力(增大轮胎,减少速比)。但没法俩目标都实现啊,那我们试一下两挡箱看看行不行?




用两挡箱匹配之后的结果


匹配完之后发现,百公里加速可以做到4.6s级别了,电机最高转速14042rpm时就可以支持300km/h的车速,电机的转速也够了。但是出现了另外一个问题,因为300km/h的时候,风阻太大,功率需要达到了229.6kW,用这个194kW的电机,不管怎么换速比,功率提升不了,所以功率确实不够了。但即使300km/h达不到,那么270km/h也是可以达到的。

所以,使用两挡箱有助于同时解决最高车速和百公里加速的需求(或者不提升性能,降低电机功率需求降低电机成本)。

4、商用车为啥用两(多)挡?为啥不用两(多)挡?


  • 商用车的爬坡转矩是一个瓶颈点,所以为了增加转矩输出,用了两(多)挡比较容易实现大转矩。所以越需要大转矩的车辆,越容易做两挡,收益也明显,如果转矩都是变成2倍,500Nm*2和1000Nm*2的收益明显是转矩越大,收益越大,所以越大的车越可以考虑用两(多)挡。

  • 小的商用车,道理同乘用车,用不起。

  • 有些大巴车用直驱系统的原因,是因为在10年前,那时候变速箱做不好,所以不得不考虑让电机多承担一些,就出现了一些2000Nm 3000rpm的大电机。现在这种方案随着变速箱的成熟,在逐渐变少。

5、两(多)挡的其他优劣势:


  • 好处:可以一边实现高转速,一边实现大转矩,兼顾最高车速和百公里加速动力性。

  • 坏处:要花钱。换挡有动力中断

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