国家花几个亿补贴研发的车,为什么连个变速箱都没有?

作者:风中的自由
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发布时间:2018-04-15 00:39:09

国家花几个亿补贴研发的车,为什么连个变速箱都没有?

当我们第一次在驾校中学习驾驶时,教练首先让我们熟悉的就是车辆的挡位情况,起步时,教练也会让我们挂好挡后慢抬离合慢慢起步。开车挂挡似乎是很正常的一件事儿。

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可前两天编辑部来了辆“没挡”的特斯拉,这让我对电动车的变速箱产生了很大的好奇心。说它“没挡”并不是真的没有挡,只不过它没有采用传统的换挡方式,而是使用怀挡的方式换挡。

但事实上,特斯拉也的确没有我们脑海中那传统意义上的挡位,因为它只是采用了单速的变速箱。所以说它“没挡”也没毛病。

看到这里,不知道您会不会有这么个疑问:为什么不给电动汽车也配上传统汽车的变速箱呢?那样的话,低速的时候电动车提速会更快,高速的时候挂上高速挡,电动机转速更低,也会更省电,续航里程也会增长啊?

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再聊电动车为什么没有之前变速箱,我们要先明白变速箱主要功能是干什么的。

降速、增扭、换向以及切断动力这几点是传统变速箱所主要负责的任务。而这一切也都是为了适应内燃机工作时的一些特性。

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之所以叫变速箱,变速自然是它最大的作用,但往往变速的主要作用还是降速,假如一辆汽车没有变速箱,而是直接把发动机与车轮轴相连,发动机转速等于车轮转速。那么,当你一脚地板油,发动机转速达到6000转左右时,你的时速就已经能达到每小时720公里,几乎跟那些民航科技一样的速度了,按上个翅膀应该就能直接起飞了。

但事实上,你的车会直接就被“憋灭火”了,飞翔的梦也就此破灭了。

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即便是它像电动车一样加了个固定齿比的变速齿轮,那它6000转时的最高时速也能达到200公里/小时以上。所以汽油车有了变速箱,无论是低速跟车,还是高速巡航,发动机的转速都能稳定在2000rpm左右这个经济的转速区间内。

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电动车的动力来源主要依靠的是电动机,而电动机的转速往往可以通过“电门”进行从零到上万转的控制,且能量转化效率很高,只需要一个固定齿比的变速齿轮,就可以让车辆从静止一直加速到极速。

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变速箱在降速的同时,也会有增大扭矩输出的功能,通过不同齿比的齿轮相组合,放大发动机输出的扭矩,让汽车在启动和提速的时候更有劲儿。

好比一辆配备了5速手动的变速箱的汽车,如果你用4挡或5挡起步,你会发现你很难甚至根本没法把车成功开动,即便是开起来了,你把油门踩到底也会发现这车的提速也很慢,就更不要说爬坡了。

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究其原因,就是因为汽油发动机的物理特性所导致的,正如上图所示,较低的转速和较高的转速都不利于发动机扭矩的输出,最大功率也只出现在5000rpm左右。所以,一台普通的家用小汽车其发动机输出最大扭矩的转速区间往往都在1500-4000rpm左右,同时这也是普通发动机最经济省油的工作区间。

电动车就不一样了,我们在高中的物理课上就学过“安培力”,即通电导体在磁场中会受到的一种作用力,基本公式为:F=IBL,I代表电流,L为导线垂直于磁感线的长度,B是磁感应强度。而电动机的工作原理就是基于安培力。

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从公式上以及上面的图标中不难发现,电动机的最大扭矩F与电流大小成正相关,却与转速无关,所以电动机的扭矩输出范围很广,哪怕从零起步,瞬间“电门”给到最大,电动机的最大扭矩从0就开始爆发,那种即强劲又线性的加速感受是一般内燃机所给不了你的。

所以电动机根本不需要多齿比的变速箱为其增扭就可以达到我们日常驾驶的需求。如果为电动车加上传统汽车变速箱,不仅会增大很多研发成本,可能还反而会因为变速箱的能量损耗而减少电动车的续航里程。

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这个就更容易理解了,变速箱除了前进挡之外,还会有一个后退的挡,也就是我们俗称的“倒挡”。

由于发动机的运转方式只有一个方向,但我们汽车不仅需要前进,有时也要倒退,而这时让发动机反转是不可能的,只能通过变速箱来实现。

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但电动机就没有这个顾虑,只要电控系统改变电流方向,电动机就能自如的在正反转之间切换,车辆也就可以轻松实现前进和倒退功能,所以也就不需要变速箱参与了。

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因为普通的汽车处于驻车等待状态时,发动机依然会因为有怠速而运转,如果没有变速箱的空挡挡位,离合器处于结合状态,发动机就会被“憋灭火”。

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电动车却不用有这样的烦恼,因为电动车的电机只要不给电,就不会转,没有怠速的困扰,也就不需要一个有空挡的变速箱。

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综上所述,内燃机有变速箱是因为内燃机最大扭矩转速范围小,无法同时满足低速起步和高速巡航的情况,所以必须要有变速箱对其进行减速、增扭以及换向等。而对于从零转速就可以释放最大扭矩的电动机来说,无论是日常驾驶,还是加速、倒车,都可以通过电控系统实现,变速箱就显得不那么重要了。

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当然,我们也不排斥各大汽车厂商以及零配件生产厂商对电动车变速箱的研究与探索,兴许真的有一天,我们可以见到传动效率更高更适合电动车的变速箱出现,到那时,电动车可能因为有变速箱的存在,既能满足较高的提速本领,又能有更优的续航能力。

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