「換擋平順性」的話題熱度越來越低,原因在於只有燃油車才需要討論這個問題,新能源汽車不存在換擋頓挫;究其原因則是不用變速箱而實現了平順,換擋頓挫的前提是“需要換擋”,沒有變速箱則不存在換擋的概念。
只是電機為什麼不需要變速箱,裝上變速箱能否起到改善電耗的效果?
這兩個問題還是值得分析的,電驅系統的傳動系只有一個減速器;它能起到調整轉矩的作用但只有一個速比,車速的高低需要依靠電機的轉速調整,而高轉速區間是電機的恆功率區間,扭矩是會下滑的哦。
扭矩和轉速是相乘的關係,大扭矩×高轉速=高功率,扭矩的下滑等於功率的下降;那麼電機在高轉區間則會因扭矩的下降而造成功率基數減小,想要實現更高的功率與車速只能以更高的轉速運轉,電耗當然是要高一些的。這是電動汽車為什麼高速駕駛續航偏短的原因。不過燃油車也是相同的,車速越高必然轉速越高,只是能夠透過變速箱適當降低而已;那麼給電機裝上變速箱似乎也能夠降低電耗,貌似電車也需要變速箱吧。
然而這個問題透過不同型別電機的組合還是可以解決的,或者透過電機功率的標準提升同樣能夠解決;比如100kw的電機驅動車輛高速行駛就要以高轉速運轉,而使用150-200kw的電機則能夠以中低轉速實現相同的車速,在這個轉速區間內因不會出現扭矩的明顯下降,所以耗電量還是可控的。
實測裝備70kw電機的小型電動汽車以120km/h巡航,耗電量可以接近20kwh/100km;而裝備180kw的中大型車以相同速度行駛,耗電量也在這個標準線上。那麼如果給小車裝上大功率電機,在高速巡航時就能穩定在恆功率區間之前,電耗就會低一些;測試得某款電動小鋼炮就有這個特點,即便車身略重但高速電耗反而更低。
其次透過電機的不同CP也能夠控制耗電量,比如永磁同步電機如果功率不夠大,那麼高速耗電量就會略高一些;而非同步交流電機則相反,在高轉速區間內的耗電量會略低一些。所以現在也有了使用雙電機組合的車輛,透過這種組合理論上能將B/C級車的高速電耗控制在15kwh/100km左右。
「15kwh/100km」作為參考·電耗高嗎?
1L=3kwh,這是汽油和電的換算比例;也就是說透過這種CP或者使用大功率電機,B/C級車高速駕駛的電耗也能低至5L/100km左右,SUV&MPV的風阻係數較大,標準可以達到20-25kwh/100km,對應油耗也只是6.66-8.33L/100km的油耗。燃油轎車高速巡航絕對達不到5L,中大型SUV&MPV的高速巡航耗油量也會在10-13L/100km區間,這還得是2.0T的內燃機才能達到的標準。
由此可見電動汽車確實不需要變速箱,最起碼乘用車是不需要的;如果加上變速箱可能會起到反效果,而且絕對不划算。
變速箱的重量總得有100kg左右,沒有變速箱的車加上變速箱還要對發動機艙進行調整,車身需要一定程度的改造和加強;即便按照整備質量只加100kg,百公里油耗也會再加0.5L、電耗增加1.5kwh/100km。
那麼透過變速箱的前進擋即便可以讓電耗下降幾度,去掉總量提升的電耗也就不顯得有多少了;不過更重要的還是變速箱總成的成本要“+1W”左右,車輛的價格就要貴一萬左右。按照百公里節省三度為參考,以家用樁峰谷平均電價0.5元一度計算,100萬公里也才節省1.5萬;大部分家用車開到報廢也不見得能開十萬公里,也就是到報廢也才能省下來1.5k的電費,划算嗎?如果再加上增加變速箱造成的換擋頓挫的缺點,變速箱似乎就沒有價值可言了。
部分電動客車和卡車需要變速箱
電機的製造成本並不比內燃機低,說白了就是電動汽車的發動機也不便宜;高轉速的電機成本往往更高,尤其是大功率的輪邊電機,所以總質量過大的客車或卡車想要不用變速箱的話,唯一的方式也會選擇高轉電機。反之如果因造車成本的限制而只能選擇低轉電機的話,這些車就只能用AMT(電控機械自動變速箱)以燃油車的模式匹配電機了,概念是這樣的。
部分客車使用AMT、部分客車使用高轉速電機,區別是製造成本和換擋平順性;重卡也是一樣的,已經發布的電動或增程重卡有使用法士特的AMT,也有使用比亞迪電驅橋而不用變速箱的卡車,不過速比還是要進行對扭矩的放大。但即便用AMT變速箱也與一般的燃油車變速箱不同,比如不需要那種離合器的半聯動狀態,也不需要倒擋機構。
至於使用輪轂電機的車輛自然更不需要變速箱,只是這種電機應用的比較少。
綜上所述,普通乘用電動汽車確實不需要變速箱,透過電機本身即可有效降低耗電量;而且電的成本本就很低,增加變速箱反而划不來。重點是沒有變速箱的電機可以自由佈局在前橋或後橋,而加上變速箱就只能像燃油車一樣採用前置佈局了,中置或者後置都會過於佔用空間。
所以電驅本身的進步不僅是動力單元,傳動系的進步也是非常重要的。
編輯:天和Auto-汽車科學島
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