我们知道油车必须配备变速箱,不管是4速还是9速,必须得有。如果没有变速箱,汽车将不能正常行驶,这是由发动机特性决定的。但目前的电车上面,就没有配备可变速的变速箱,只有固定齿比的传动装置。发动机和电机的输出特性是什么呢?为什么油车必须有变速箱,电车就不能有呢?
我们先来看发动机。发动机内部通过燃烧汽油,推动活塞进行往复运动,输出动力。只有在做功冲程的时候,活塞才能获得推动力,其他三个冲程是靠惯性来维持运转的。当在低转速下,喷油量少,惯性也小,能够发出的扭矩也很小。如果没有变速箱,想要靠发动机低转速下的扭矩,无法带动一两吨重的车辆起步前进。因此只能加一个变速箱,在低速的时候增大传动比,以此来放大发动机的扭矩,就可以顺利起步。
当汽车跑起来了,需要高速运行,发动机的转速也上来了,此时扭矩也变大了。如果此时没有了变速箱,想要跑的快,只能提高发动机转速,这样一来就会非常浪费燃油。因为现在发动机正处于力气非常大的时候,如果通过提高转速来提升车速,显然浪费了力气,原本有十分力气只用了五分。
因此加一个低传动比的挡位,也就是发动机转一圈,变速箱输出轴转一圈半,这样发动机也能带的动,它的力气才能完全使出来。刚好可以降低转速,自己也就不用转的那么快了,还可以长时间维持在经济转速下,非常省油。同时也不会因为发动机转速太高了而导致噪音太大,影响舒适性。此外,发动机转速太高,比如长时间保持五六千转,必然也会缩短发动机寿命。
我们再来看电机的输出特性。电机与发动机刚好相反,它在低速的时候就能发出最大扭矩,只要电压足够,扭矩就足够大。因此就不需要加一个高传动比的挡位去放大扭矩了,能够轻松起步,且起步时力气很大。一般的电动车起步都是很迅速的,加速比较猛,就是因为在低转速时就能发出高扭矩的缘故。另外电机的转速也比较高,可达一万多转,并且即使高转速运行,它也可以保持比较高的效率。不像燃油车,只有在2000转左右效率才比较高。
在功率一定的前提下,转速和扭矩成反比例关系,也就是说,转速越高,扭矩越小;转速越低,扭矩越强。讲白了就是跑的越快,车子越没有力气。当车速比较高了后,如果再给它加一个低传动比的挡位,就可能出现电机扭矩不足而带不动的情况。要想带的动,就要配备更大功率的电机,在当下的用车环境下,实属没有必要。
因为小功率电机在低速下的扭矩够大,高速时只需提高电机的转速即可,车辆的速度同样可以达到所需的速度。如果更换了大功率电机,那么势必也会影响续航里程,大多数用车环境下,也不需要那么大的功率。因此目前来说,电车不配备变速箱算是最优选择,当电池技术进一步突破后,续航里程再有较大幅度的提升,说不定就可以换大功率电机,增加变速箱了。
其次,增加变速箱会增加传动系统的复杂性,会增加一些电能损耗,使车重也进一步增加,同样会缩短续航里程。目前大家比较在意的问题还是续航里程和充电时间,因此电车的结构越简单,损耗越小越好。最后,电车有比较好的电子控制系统,通过电控系统来调节电机的功率输出和转速,如果加了变速箱,控制逻辑的难度必定要提高,可靠性就会下降。没有变速箱,如果需要倒车,可以控制电机反转来实现,也不需要变速箱来完成。总之,以目前的电车技术和电机输出特性,不安装变速箱是目前最佳选择。