为什么电动汽车没有传统变速箱

如今绝大多数电动汽车不使用变速箱。发生这种情况的主要原因有三个，但在深入了解细节之前，我们需要解释一下变速箱是什么以及它在内燃机汽车中的作用。这样就可以更容易地理解为什么变速箱在电动汽车中并不是至关重要的。我们还将尝试解释它何时可以成为有用的补充以及它带来的好处。

什么是变速箱以及它在内燃机汽车中的作用是什么?

与电动机不同，内燃机在怠速时不能产生足够的扭矩来移动车辆，我们需要更高的转速来产生更多的扭矩。但发动机转速范围有限，因此汽车的速度也会受到限制，这就是我们使用变速箱的原因。简而言之，变速箱与最终传动比的结合就是扭矩倍增器。您以前可能听说过齿轮和最终传动比，但也许您不知道这些数字的含义。

让我们从齿轮比开始。假设您在ICE汽车中选择了1档。我们还假设1档的传动比为3:1。这意味着发动机产生的扭矩乘以3。为了确定汽车车轮的扭矩乘以多少倍，我们还必须考虑最终传动比。同样，如果最终传动比为3:1，则汽车的车轮扭矩是发动机扭矩的九倍。如果您的汽车发动机在1档以上述比率产生200Nm的扭矩，则车轮扭矩为200Nmx9=1800Nm。

如果没有变速箱，这种倍增就不可能实现，即使我们踩下油门，汽车也会静止不动。内燃机汽车变速箱的设计必须完美结合发动机的功率和扭矩特性、不同负载下的效率，当然还有工程师为所选车辆指定的最高速度。

尽管这些解决方案在过去几十年中取得了重大进展，但仍然是一种妥协。变速箱本身导致整个传动系统效率低下，增加了燃油消耗和能量损失。

电动机具有三个固有特性，可以解决变速箱开发中的工程问题，并且在大多数情况下，不需要变速箱。这些特性包括零转速下的高扭矩、电动机的高转速能力以及电子限制的最高速度。让我们一一介绍这些属性。

从零转速开始的高扭矩是非常明显的。请记住，变速箱主要是扭矩倍增装置。如果您从零转速开始获得高扭矩，则无需通过使用多个齿轮比来进一步增加扭矩。

然而，最重要的是高转速能力。由于电动机的转速最高可达20,000rpm，并在整个范围内提供高扭矩，因此只需一个传动比即可轻松实现最高速度。电动汽车的电子限制最高速度是最后一个原因。发生这种情况并不仅仅是因为缺乏变速箱，而是因为与液体燃料相比，当前高压电池的能量含量相对较低。

让我们看一下BMWi4eDrive40，以便更好地理解这一点-它在0-5000rpm范围内的最大电机扭矩为430Nm，组合齿轮和最终传动比为11.115:1。这意味着车轮扭矩为4780牛米!现在很明显为什么电动汽车总体上是交通信号灯之王。

假设汽车的最高时速为190公里/小时。在最高速度下，电机转速为16,500rpm。在130公里/小时的典型高速公路速度下，电机的转速约为11,300转/分钟。正如您在此示例中所看到的，电动机具有足够的转速范围来满足所有要求，而无需变速箱。

保时捷Taycan和奥迪E-TronGT均在后电机中使用两速变速箱。现在，在您离开之前，“嘿，您刚刚告诉我们电动汽车不需要变速箱。”理想情况下，我们希望在低速到中速时具有较短的齿轮比，以实现更快的加速;在较高速度时具有较长的齿轮比，以降低电动机的转速。

为什么我们需要在较高速度下降低电机转速?嗯，有两个原因。首先，通过降低电机的转速，我们提高了其效率(通过减少反电动势和涡流)，从而提高了汽车的行驶里程。第二个原因是无需电机过度旋转即可实现更高的最高速度。

采用两速变速箱的问题是处理电动机产生的巨大瞬时扭矩的技术难度。尽管如此，一些制造商目前正在开发电动汽车的两速变速箱。

如果他们成功地大规模生产具有可靠可靠性和合理价格的产品，我们可能会看到更多主流汽车采用它们，而不仅仅是像保时捷Taycan和奥迪e-TronGT这样的超级跑车。但事实并非如此，额外的复杂性和高昂的价格远远超过了潜在的好处。

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