电动汽车有独特的输电方式。

为什么电动汽车不需要变速器(电动汽车有变速器吗)(1)

电动汽车的驱动装置

当你第一次驾驶电动汽车时,你的车甚至可能没有变速杆来让你换挡。踩下油门(不是“油门踏板”),你就不会感觉到任何变速器在换挡。那么电动汽车有变速箱吗?

浏览著名的汽车网站,你会找到不同的答案,从“没有变速器”到“某种变速器”,再到“单速变速器”。在这里,我们将理顺事实,弄清电动汽车的动力是什么。

变速器能做什么?

它有助于定义传输首先做什么。变速器是一种传递动力的机器,所以从最严格的机械工程意义上讲,每辆车都有变速器。

无论是电动马达还是内燃机,汽车变速器通过一组齿轮将能源的旋转动力传递给差速器,差速器是旋转车轮的装置。但通俗地说,许多人认为变速器是发动机从低速到高速或从正档到倒车的部分,如“手动变速器”和“自动变速器”。这就是事情变得模糊的地方。

常规变速器

在以汽油为动力的汽车中,内燃机必须以一定的速度旋转,这样它既不会失速(因为旋转太慢),也不会过热(因为旋转太快)。这个范围大约在每分钟500到7000转之间。为了弥补这一限制,变速器通过在低档和高档之间切换来调整发动机旋转和车轮旋转之间的比例。

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自动变速箱:汽油动力汽车上的自动变速箱。

最低档位的转速比发动机慢,使发动机以足够高的转速运行,以免失速。最低档旋转缓慢,因为它是最大的齿轮,它传递更多的力,但速度更小,因为齿轮需要推动车辆从死停前进。

相比之下,最高档位是最小的,在“超速”状态下运行,这意味着它比发动机旋转得更快,使汽车能够高速行驶而不会导致发动机过热。在手动变速器的车辆中,按下离合器可以使一个档位脱离,以便换到另一个档位。自动变速器做同样的事情,但没有司机的干预。

电动汽车是如何工作的?

电动汽车的显著特点之一是安静、瞬时和平稳的加速。这是因为电动汽车的推进方式不同。顾名思义,电动汽车和汽油动力汽车的主要区别在于燃料来源。当你踩下电动汽车的油门时,电能从电池发送到电动机,使其快速旋转。

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电动汽车变速箱。

大多数电动汽车都有一个单独的交流电机连接到变速箱。齿轮箱里装的就是一些人所说的变速器,因为它确实是一组齿轮,将电机的旋转传递给车轮的旋转。但更准确地说,它被称为单速齿轮减速单元,因为变速箱中的多个齿轮总是相互连接,因此所有齿轮都同时旋转。

齿轮减速器以大约10比1的比例将电机的转速降低到更合理的车轮转速。因此,这款车没有离合器,没有脱离档位,也没有根据车辆需要在不同大小的档位之间切换——换句话说,没有变速箱。

交流电机的转速可以从0转到10,000转甚至更高。(2021年特斯拉Model S Plaid的电机转速最高可达23308转/分,这是它可以加速至200英里每小时的原因之一。)这使得电动汽车在很大的速度范围内都有足够的扭矩,在足够的扭矩和足够的速度之间有一个“甜蜜点”,在30-40英里/小时的范围内。能量几乎是瞬间直接从电机通过变速箱传递到车轮,而不是通过变速器,从一个速度到下一个速度的转换不需要从一个档位换到下一个档位,从而实现平稳而安静的加速。

变速器的缺失减少了与多个齿轮接合和分离时产生的摩擦(以及由此产生的磨损)。流体转换也能比换挡更好地保持汽车的前进动力,这也是为什么电动汽车在使用能源方面效率更高的原因之一。

总的来说,一辆电动汽车平均将电池中储存的77%的电能转化为推动汽车前进的电能,而一辆汽油动力汽车则将油箱中储存的12%的电能转化为30%的电能剩下的大部分都作为热量浪费了。根据车辆的不同,电动汽车从电机到车轮的功率传输效率为89%至98%,而在内燃机汽车中,从发动机到车轮的相同过程的效率仅为14%至26%。

电动汽车能有多档吗?

任何车辆,无论是内燃机还是电动汽车,都需要比速度更大的扭矩来推动汽车从死停状态,一旦车辆已经有前进动量,速度就需要比扭矩更大。那么电动汽车难道不会从多档中受益吗?是的,但代价是更复杂的系统需要更多的部件、更重的重量、更多的劳动力和更大的供应链——换句话说,消费者的前期和维护成本都更高。

一些较新的电动汽车,包括奥迪e-tron GT和保时捷Taycan,确实有多个档位,这使得它们可以为车轮提供更大的扭矩,以增加加速度。计划中的吉普万磁王甚至将有一个多档手动变速箱。纯电动方程式(Formula E)等赛车也有变速箱。

当电动卡车,特别是18轮卡车进入市场时,它们可能会有多个齿轮和变速器,但考虑到电动马达的rpm范围很广,它们可能只有两个:一个用于扭矩,另一个用于巡航速度,从一个转向另一个的速度约为30英里/小时。(即将推出的特斯拉半挂车将只有单速减速器。)这同样适用于小型车辆,在这些车辆中,拖曳或运载重物的能力非常重要。

无级变速器

一些内燃机和混合动力汽车有无级变速器(CVT),这是一种自动变速器,使用滑轮而不是齿轮在不同速度之间无缝加速。CVT系统最近被引入到电动汽车中,它可以在低速时增加扭矩,以适应更重的车辆和负载。这使得电动汽车工程师无需在扭矩和速度之间寻找一个“最佳平衡点”。

CVT系统有望提高效率,可以让电动汽车增加续航里程,这是潜在电动汽车买家的关键担忧。

多电机而不是多齿轮

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特斯拉S型双电机全电动轿车。

一些电动汽车解决这个问题的方法是,根据车辆的需要,配备多个不同传动比的电机来提供或多或少的扭矩,电子设备可以更有效地将电子转移到不同的电机上,而不是变速器换档效率较低。例如,高性能的Lucid Air有双发动机或三发动机版本,就像许多特斯拉汽车一样。

与内燃机汽车的齿轮不同,电动汽车的多个电机可以同时使用,从而提高车辆的速度和扭矩,增加牵引力或提高灵活性。Rivian电动皮卡甚至在每个轮子上都安装了独立的马达,使卡车可以进行“油箱转弯”。

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