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純電動車的變速箱為什麼可以不用了?

最近有朋友問小編一個問題:“聽說, 純電動車可以不用變速箱, 是真的嗎?”

《愛看評車》小編有點震驚之餘, 就去百度搜索“特斯拉沒有變速箱”, 發現很多條問答對此事進行了說明, 果然, 以特斯拉ModelS等為代表的多款純電動車沒有用傳統的變速箱。

下面是百度的提問:為什麼特斯拉電動轎跑沒有變速箱?變速箱對於電動車完全沒有任何作用嗎?為什麼?希望懂行的人幫我解答, 謝謝了!

3條回答:

◆不是不想配變速箱, 而是適配於高速電機的變速箱還沒生產出來。

◆你好, 特斯拉真正的轉動部分只有車輪和電機,

並不需要變速箱轉換速度, 就像電瓶車一樣只需一個電機, 帶動車輪轉動即可前行, 希望能夠幫到你。

◆應為是通過電機的轉速來調節快慢的, 不用變速箱!供參考。

▲上圖:特斯拉Model S的中控台, 沒有設置變速箱, 只有油門和刹車踏板和大螢幕。

【1】、下面轉載《第一電動網》的一篇文章,

先進行說明:

變速箱是傳統內燃機汽車的標配, 卻時常缺席於電動汽車(純電動, 不包括混合動力)。 那麼, 電動汽車到底需要變速箱嗎?

本文從2個層面來分析這個問題:

1、為什麼電動汽車可以選配變速箱, 而傳統內燃機汽車必須配, 沒有選擇權?

2、如果電動汽車可以選配變速箱, 那麼變速箱是錦上添花還是畫蛇添足呢?

首先, 為什麼電動汽車可以沒有變速箱?

與電動汽車的電機相比, 內燃機是一個複雜得多的系統。 經過上百年的改進, 現代內燃機的性能已經相當強勁了。 在武林中, 內燃機就是一個高手, 但是這個高手有幾個弱點:

特點1、低轉速下無法輸出轉矩(武林高手站著不動打拳, 是沒力的。 必須邊跑邊打才有力)。

特點2、高轉速下最大輸出轉矩急劇降低(跑太快了, 也沒力出拳了)。

綜上, 內燃機的可工作範圍較窄, 典型範圍1000-4000rpm。

這會帶來什麼問題呢?

首先, 沒法啟動汽車;

其次, 不能兼顧低速或高速行駛(若減速器的減速比高, 則只能低速不能高速;若減速器的減速比低, 則只能高速不能低速)。

變速器與離合器就是為了解決這兩個問題而生:

1、離合器斷開時切斷阻力, 使內燃機可以在無負載的情況下啟動, 進入舒適的“工作範圍”。 僅有離合器還不行, 變速器也要掛在低速檔, 從而使內燃機有足夠的輸出轉矩使車輛加速。

2、車輛在加速或在不同速度的巡航過程中, 變速器要換到合適檔, 以使內燃機能夠順暢地工作。

電動汽車的電機,

與內燃機相比, 有兩個特點:

1、低速, 甚至零轉速下也可以輸出很大的轉矩。

2、工作範圍特別廣, 典型範圍0-7000rpm。 (當然, 以永磁同步電機為例, 在高轉速下, 輸出轉矩也會逐漸下降)。

正是由於以上兩點, 即使沒有離合器與變速器, 電動汽車也是可以正常工作的。

這一層面問題比較簡單, 各方觀點也達成了共識:沒有變速箱, 電動汽車照常可以跑, 而內燃機就歇菜了。

而第二個層面的問題就比較複雜了。

對電動汽車來說, 變速箱是錦上添花還是畫蛇添足呢?

A、增加變速箱, 會增加電動汽車成本?

B、增加變速箱, 會增加電動汽車重量?

C、增加變速箱, 經濟性提升有限?

如果只是淺層次的分析, 很容易得到錯誤的結論:平空增加了一個變速箱, 那成本當然要上去了啊,

重量肯定要提升了啊!為了得到相同的性能。

關於這個問題, 我想以一個經典車型為例來進行分析:

特斯拉的第一個車型Roadster的最初設計是180kW電機+2檔變速箱, 後來由於變速箱生產品質的問題, 被迫採用了第二種方案, 取消了變速箱, 但為了達到相同的動力性能, 使電機功率增大到240kW才能達到相同的性能。 為了配合更大的電機, 電池也需要從60kWh增大到80kWh以提供更大的輸出功率。 (詳見wiki百科的Roadster詞條, 具體資料可能有出入, 請指正)

讓我們總結一下:

原方案:180kW電機+60kWh電池+變速箱

新方案:240kW電機+80kWh電池

以此例來看, “為了達到相同的動力性能”, 特斯拉的新方案去掉了變速箱, 但被迫換用了更大的電機, 以及20kWh的電池。 大體估計一下, 這成本與重量肯定都上去了!

因此,至少以特斯拉的例子來看,增加變速箱,是可以降低電動汽車成本的,是可以降低電動汽車重量的。為了避免錯誤的分析,一定要記著前提:“為了達到相同的動力性能”。

再分析一下,增加變速箱,經濟性提升有限嗎?

量化的計畫需要詳盡的模擬。定性的來看,在現階段的商業環境下,電動汽車為了取得市場,一般要具備很高或較高的動力性,簡單的來說就是用更大的電機。而動力性與經濟性一般是存在trade-off的關係的。

打個比方吧,動力性就是一匹奔跑在草原上的駿馬,使駕駛員在超車、跑高速、起步時很爽;而經濟性就是一頭忙碌在農田的黃牛,勤懇地工作,使駕駛員在巡航時可以盡可能地居家省油。如果讓駿馬去耕地,讓黃牛去草原,都不太合適。而電動汽車為了能賣得出去,就必須得強調自己既是駿馬、又是黃牛。這時候,就需要變速箱才能駿馬與黃牛兼得。

網友曾提出一個觀點,就是一匹駿馬電動車,即使沒有變速箱,黃牛特性差一點,但也只不過多費了5%的電而已。而電費那麼便宜,“5毛錢一度電計算,不過才7毛5分錢”。

對此觀點,個人有兩點看法:

a、變速箱節省5%的電量是一個保守的值。

b、在里程焦慮普遍存在的情況下,節省的電量不應該以電費來計量,而應該以電池容量來計量。比如說,省下了1度電,不應該算做省了5毛錢,而應該計算為多買了1kWh的電池。

綜上來看,對電動汽車來說,變速箱是錦上添花,而不是畫蛇添足。

那麼,為什麼國內外還是有好多電動汽車沒有變速箱呢?

並非他們不懂得錦上添花的道理,而是因為:

1、國外:適配於高速電機的變速箱生產不出來。典型例子是特斯拉,那個變速箱供應商搞不出來,使特斯拉的車晚出來一年,差點把特斯拉搞死。

2、國內:變速箱供應鏈弱、整車廠集成控制能力弱,導致不想用變速箱。(這些設計出來的電動汽車估計也沒打算真的賣吧)這一般出現於國內的廠家。這裡值得一提的是,電動汽車如果不用變速箱,連離合器都可以省了,這使整車集成的難度大為降低啊!

對本文做一個總結吧,3個觀點:

1、沒有變速箱,傳統內燃機汽車就不能跑了,電動汽車照常跑。

2、有變速箱,電動汽車會更好,是錦上添花,而不是畫蛇添足。

3、國內外廠商也懂錦上添花的道理,但會由於其他方面的難處而棄用變速箱。

比亞迪的E6、E5都有變速檔位,主要是選前進、後退和停車的!

【2】、再轉載“汽車消費網”的一篇文章,供大家學習

變速箱是傳統燃油車的核心部件之一,其對汽車的駕駛體驗有著至關重要的影響,從手動到自動,從4速到9速乃至10速,各大廠商對於新型變速箱的開發也是不遺餘力。但在新能源車領域,變速箱似乎是個可有可無的部件。新能源車的哪些特徵使得變速箱這個曾經的“汽車三大件之一”變成了可有可無的部件,下面我們去一探究竟。

首先,我們先瞭解一下變速箱的作用。

在汽車上變速箱有兩大基本功用,其一,配合離合器,保證汽車正常起步,不至於因起步負載過大而熄火,其二,在車主不斷變化車速的過程中,通過檔位的切換(變速比)使得發動機穩定處於工作轉速。現在的變速箱技術已經完全能夠滿足以上兩大基本訴求,所以,現在的變速箱開發側重點在於,使得發動機更精確得處於燃油效率最高的轉速,所以檔位越來越多。

高性能超跑

歐洲三大神車——法拉利辣法、邁凱倫P1、保時捷918,這三款頂級新能源超跑屬於都是有變速箱的,設計上傳承了方程式比賽的動力結構,用的都是以換擋速度見長的雙離合變速箱。

這些旗艦跑車是需要變速箱的。在這類車型上,內燃機依舊是汽車的主要動力來源,電動機作用是在加速階段提供大扭矩輸出,提高加速能力,這也是三大神車的性能夠超越大多數傳統超跑的最重要原因。

常規油電混動車

豐田無疑是油電混動車領域的大佬,其旗下的混動車,例如新普銳斯、卡羅拉雙擎以及雷克薩斯LS 500h,用的都是專用的E-CVT無級變速箱,雖然沒有檔位,但確實能夠變速。本田雅閣和思鉑睿的混動版也是類似的結構,基本上國內大部分合資混動車/插電式混動車都用的E-CVT變速箱。

這類產品主打的燃油經濟性,不需要車子體現出多麼彪悍的性能,驅動車輛這件工作大部分都交給了電動機,發動機往往作為儲備動力使用,順便給電池充充電,也就不需要為其準備變速箱,專職轉速、扭矩之間的關係。而E-CVT的主要作用並不是為發動機變速,而是耦合發動機和電動機的兩種動力來源,其物理屬性和功能屬性都與傳統CVT變速箱完全不同。

純電動車

再說說純電動車,特斯拉旗下的兩款電動車Model S和Model X都是沒有變速箱的,國內大部分純電動車都沒有物理意義上的變速箱,很多人可能看到部分車的檔把以及在儀錶上看到有檔位元顯示,但實際上那些都是迎合消費者的模擬檔位,電動機不本身並不需要齒輪變速機構的輔助就能在各個轉速下穩定工作。

相比內燃機,電動機的輸入功率對動力特性表現有著更強的掌控力。以純電動普遍使用的永磁同步電機為例,只要接通電源,其在零轉速下就能輸出超強扭矩,而內燃機則有個啟動和怠速的概念;另外,經濟工況轉速範圍也比內燃機廣,0-7000轉都屬於正常工作範疇。

啟動時,內燃機需要離合器、變速箱的配合才能實現零負載啟動,進入工作轉速;起步時,因為發動機承受不了瞬間大扭矩,所以需要離合器(軟連接)和扭矩放大(低檔位);高速時,轉速太高對節油不利,所以需要轉速放大器(高檔位元)。為了使得內燃機盡可能精確得處於燃油經濟性最高的工況,變速箱需要快速回應配合協調,所以現在的變速箱檔位越來越多,換擋越來越快。

至於電動機則完全不存在這樣的問題,從零轉速開始就嚴格執行“功率=扭矩×轉速”的公式,不存在啟動的概念,不踩油(dian)門(men)就等於停車;起步時就是經濟工況轉速,永磁同步電機平均效率90%,而內燃機能達到40%就算黑科技了;車主對性能的要求,完全可以通過輸入功率(油門)的變化達成,低速不需要扭矩放大,高速不需要轉速放大。

小結

-

在結構上,電動機要比內燃機簡單得多,並且其外特性也不想後者那樣挑剔,輸入功率變化(相當於內燃機的給油)就能完全滿足汽車調速的需求,不需要離合器、變速箱來協調工作。當然,電動機也是可以有變速箱的,兩三個變速齒輪組即可(例如寶馬i8),電動機雖然不同轉速、負載的效率波動小,但蚊子腿也是肉,誰還能閑效率太高。

這成本與重量肯定都上去了!

因此,至少以特斯拉的例子來看,增加變速箱,是可以降低電動汽車成本的,是可以降低電動汽車重量的。為了避免錯誤的分析,一定要記著前提:“為了達到相同的動力性能”。

再分析一下,增加變速箱,經濟性提升有限嗎?

量化的計畫需要詳盡的模擬。定性的來看,在現階段的商業環境下,電動汽車為了取得市場,一般要具備很高或較高的動力性,簡單的來說就是用更大的電機。而動力性與經濟性一般是存在trade-off的關係的。

打個比方吧,動力性就是一匹奔跑在草原上的駿馬,使駕駛員在超車、跑高速、起步時很爽;而經濟性就是一頭忙碌在農田的黃牛,勤懇地工作,使駕駛員在巡航時可以盡可能地居家省油。如果讓駿馬去耕地,讓黃牛去草原,都不太合適。而電動汽車為了能賣得出去,就必須得強調自己既是駿馬、又是黃牛。這時候,就需要變速箱才能駿馬與黃牛兼得。

網友曾提出一個觀點,就是一匹駿馬電動車,即使沒有變速箱,黃牛特性差一點,但也只不過多費了5%的電而已。而電費那麼便宜,“5毛錢一度電計算,不過才7毛5分錢”。

對此觀點,個人有兩點看法:

a、變速箱節省5%的電量是一個保守的值。

b、在里程焦慮普遍存在的情況下,節省的電量不應該以電費來計量,而應該以電池容量來計量。比如說,省下了1度電,不應該算做省了5毛錢,而應該計算為多買了1kWh的電池。

綜上來看,對電動汽車來說,變速箱是錦上添花,而不是畫蛇添足。

那麼,為什麼國內外還是有好多電動汽車沒有變速箱呢?

並非他們不懂得錦上添花的道理,而是因為:

1、國外:適配於高速電機的變速箱生產不出來。典型例子是特斯拉,那個變速箱供應商搞不出來,使特斯拉的車晚出來一年,差點把特斯拉搞死。

2、國內:變速箱供應鏈弱、整車廠集成控制能力弱,導致不想用變速箱。(這些設計出來的電動汽車估計也沒打算真的賣吧)這一般出現於國內的廠家。這裡值得一提的是,電動汽車如果不用變速箱,連離合器都可以省了,這使整車集成的難度大為降低啊!

對本文做一個總結吧,3個觀點:

1、沒有變速箱,傳統內燃機汽車就不能跑了,電動汽車照常跑。

2、有變速箱,電動汽車會更好,是錦上添花,而不是畫蛇添足。

3、國內外廠商也懂錦上添花的道理,但會由於其他方面的難處而棄用變速箱。

比亞迪的E6、E5都有變速檔位,主要是選前進、後退和停車的!

【2】、再轉載“汽車消費網”的一篇文章,供大家學習

變速箱是傳統燃油車的核心部件之一,其對汽車的駕駛體驗有著至關重要的影響,從手動到自動,從4速到9速乃至10速,各大廠商對於新型變速箱的開發也是不遺餘力。但在新能源車領域,變速箱似乎是個可有可無的部件。新能源車的哪些特徵使得變速箱這個曾經的“汽車三大件之一”變成了可有可無的部件,下面我們去一探究竟。

首先,我們先瞭解一下變速箱的作用。

在汽車上變速箱有兩大基本功用,其一,配合離合器,保證汽車正常起步,不至於因起步負載過大而熄火,其二,在車主不斷變化車速的過程中,通過檔位的切換(變速比)使得發動機穩定處於工作轉速。現在的變速箱技術已經完全能夠滿足以上兩大基本訴求,所以,現在的變速箱開發側重點在於,使得發動機更精確得處於燃油效率最高的轉速,所以檔位越來越多。

高性能超跑

歐洲三大神車——法拉利辣法、邁凱倫P1、保時捷918,這三款頂級新能源超跑屬於都是有變速箱的,設計上傳承了方程式比賽的動力結構,用的都是以換擋速度見長的雙離合變速箱。

這些旗艦跑車是需要變速箱的。在這類車型上,內燃機依舊是汽車的主要動力來源,電動機作用是在加速階段提供大扭矩輸出,提高加速能力,這也是三大神車的性能夠超越大多數傳統超跑的最重要原因。

常規油電混動車

豐田無疑是油電混動車領域的大佬,其旗下的混動車,例如新普銳斯、卡羅拉雙擎以及雷克薩斯LS 500h,用的都是專用的E-CVT無級變速箱,雖然沒有檔位,但確實能夠變速。本田雅閣和思鉑睿的混動版也是類似的結構,基本上國內大部分合資混動車/插電式混動車都用的E-CVT變速箱。

這類產品主打的燃油經濟性,不需要車子體現出多麼彪悍的性能,驅動車輛這件工作大部分都交給了電動機,發動機往往作為儲備動力使用,順便給電池充充電,也就不需要為其準備變速箱,專職轉速、扭矩之間的關係。而E-CVT的主要作用並不是為發動機變速,而是耦合發動機和電動機的兩種動力來源,其物理屬性和功能屬性都與傳統CVT變速箱完全不同。

純電動車

再說說純電動車,特斯拉旗下的兩款電動車Model S和Model X都是沒有變速箱的,國內大部分純電動車都沒有物理意義上的變速箱,很多人可能看到部分車的檔把以及在儀錶上看到有檔位元顯示,但實際上那些都是迎合消費者的模擬檔位,電動機不本身並不需要齒輪變速機構的輔助就能在各個轉速下穩定工作。

相比內燃機,電動機的輸入功率對動力特性表現有著更強的掌控力。以純電動普遍使用的永磁同步電機為例,只要接通電源,其在零轉速下就能輸出超強扭矩,而內燃機則有個啟動和怠速的概念;另外,經濟工況轉速範圍也比內燃機廣,0-7000轉都屬於正常工作範疇。

啟動時,內燃機需要離合器、變速箱的配合才能實現零負載啟動,進入工作轉速;起步時,因為發動機承受不了瞬間大扭矩,所以需要離合器(軟連接)和扭矩放大(低檔位);高速時,轉速太高對節油不利,所以需要轉速放大器(高檔位元)。為了使得內燃機盡可能精確得處於燃油經濟性最高的工況,變速箱需要快速回應配合協調,所以現在的變速箱檔位越來越多,換擋越來越快。

至於電動機則完全不存在這樣的問題,從零轉速開始就嚴格執行“功率=扭矩×轉速”的公式,不存在啟動的概念,不踩油(dian)門(men)就等於停車;起步時就是經濟工況轉速,永磁同步電機平均效率90%,而內燃機能達到40%就算黑科技了;車主對性能的要求,完全可以通過輸入功率(油門)的變化達成,低速不需要扭矩放大,高速不需要轉速放大。

小結

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在結構上,電動機要比內燃機簡單得多,並且其外特性也不想後者那樣挑剔,輸入功率變化(相當於內燃機的給油)就能完全滿足汽車調速的需求,不需要離合器、變速箱來協調工作。當然,電動機也是可以有變速箱的,兩三個變速齒輪組即可(例如寶馬i8),電動機雖然不同轉速、負載的效率波動小,但蚊子腿也是肉,誰還能閑效率太高。

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