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【科普】电动汽车为什么不用变速箱来控制转速?

2015-11-26 09:56
吃瓜天狼
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  电动汽车为什么不用变速箱来控制转速?首先,内燃机低转扭矩小,最大转速低。其次,变速箱对改善驾驶性的效果有限,相对于增加变速箱带来的降低传动效率,增加车重,增加成本,就很不值当。

  首先,电动机的最高转速比一般汽车用的内燃机要大得多。

  比如特斯拉ModelS的最大转速是16000转,日产Leaf(启辰晨风)也有10390转。而一般的汽车内燃机红线转速也就6000转,跑车也就8000转。在单减速比的情况下,车速和发动机转速成固定比例。其公式是:

  车速=发动机转速/减速比x车轮半径x2Pix60(将每分钟转速换为每小时转速)/1000(将米换为千米)

  假设内燃机汽车的最终减速比和轮胎半径都跟电动汽车一样,那么电动汽车能够达到的速度就会比内燃机汽车更高。

  其次,因为内燃机的低转扭矩较差,所以实际起步需要的减速比还要更大,进一步使得内燃机汽车没办法通过一个减速比匹配行驶需要的速度。

  如果只看最高转速和最高车速的关系的话,也并不能完全解释为什么内燃机汽车不需要变速箱。日产leaf电机最大转速是10390转,最高车速是150kph(公里/时),本田思域1.8的红线转速是6700转,如果最终减速比和轮胎半径一样的话,最高车速应该能达到96.7kph,日本本土高速公路限速90kph,不考虑超速的问题的话,难道日规思域就不需要变速箱了吗?

  甚至还有些高转发动机,比如思域Type-R,马自达的转子发动机,以及各种摩托车发动机,乃至F-1赛车,曲轴转速上万,跟电机差距并不大,为什么也需要变速箱呢?

  首先,轮上扭矩=发动机输出扭矩x减速比,减速比越大,发动机经过放大后实际在车轮端输出的扭矩就越大。发动机在转速为0的时候扭矩是趋向于0的。所以0转速起步根本就不可能,都需要怠速起步,而且还需要一个比较大的减速比来放大扭矩。但电动机在转速为0的时候就可以输出最大扭矩,不但不需要怠速,而且减速比也可以做得相对比较小。

  日产leaf的最终减速比是8.1938,相比之下,本田思域自动版的1档变速比是2.666,主减速比是4.437,所以1档时的最终减速比是2.666x4.437=11.829,明显高于leaf。那么这个civic在一档达到的速度值相比leaf就还要更低得多。根本没办法满足甚至是道路限速内的行驶需要。

  关于上面这两点,计算的例子请参照《电动汽车为什么不需要很多前进档?》——无往的回答,这里为了大家参考阅读方便,把这部分贴过来。

  但我还想补充一些其他很重要的原因。

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