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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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  仅仅看上面两点,还是不能够说明为什么内燃机汽车需要那么多前进档。如果只是为了满足起步扭矩和最高车速,那么有两个档位似乎也够了。实际上很多内燃机汽车测试0-100公里加速的时候,就只用到1档和2档。按照无往上面的计算,保时捷911的2档最终减速比是7.88,相应的极速就能够达到128KPH,这个速度完全够了,为什么还需要3、4、5、6、7档?这里就牵扯到其他3个原因:

  内燃机在高转速时的噪音和抖动(NVH)太明显,所以需要通过变速箱在日常驾驶时用较小的减速避免发动机在高转速运转,但汽车用电机即使在高转速时NVH也完全可以接受。

  内燃机的最大功率曲线变化是很剧烈的,实际上能够输出最大功率的区间很窄。在车速一定的情况下,如果需要急加速,可以通过变速箱,使得发动机运行的转速更接近输出最大功率的转速,从而获得更大的加速度。

  内燃机的高效区间比较狭窄,所以需要变速箱,在不同的车速,不同的动力需求的情况下,将发动机的转速和负荷调整到比较经济的区间。而电动机的高效区间相对比较宽泛。

  噪音比较好理解,即使内燃机汽车可以一直在2档行驶,那么高速巡航转速也得动辄5、6000转,那个噪音你如果体会过不是特别喜欢速度与激情肯定不会喜欢的。

  关于第二点,我在前面介绍了一个公式,即轮上扭矩=发动机输出扭矩x减速比,也就是说,通过变速箱改变最终减速比,可以改变发动机扭矩放大的倍数。

  还是以保时捷911和特斯拉ModelS为例。911GT3的外特性曲线或说最大扭矩/功率曲线如下图(lb·ft即磅英尺,跟牛顿米一样,是一个扭矩单位),可以看出,随着转速不同,911GT3的功率变化是巨大的,7500转左右输出的功率是14500转时的近8倍:

  我们假设现在这辆911正在以120公里/小时的时速巡航,那么此时各个档位对应的转速如下:

  你作为一个真正的车迷,即使是通勤路上也都是手动模式,此时你非常机智的选择放在7档巡航,转速为2324RPM,此时噪音和抖动都比较小,燃油经济性也较好。

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