为什么电动汽车没有传统变速箱

现在绝大多数电动汽车都不使用变速箱。发生这种情况的主要原因有三个，但在我们深入研究细节之前，我们需要解释一下变速箱是什么以及它在ICE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不是最重要的。我们还将尝试解释在什么情况下它可以成为有用的补充以及它带来的好处。

与电动机不同，ICE发动机在怠速时不能产生足够的扭矩来驱动车辆，我们需要更高的转速来产生更大的扭矩。但是发动机转速范围有限，因此汽车的速度将受到限制，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相结合就是扭矩倍增器。您以前可能听说过齿轮比和最终传动比，但您可能不知道这些数字的含义。

让我们从传动比开始。假设您在您的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。要确定汽车车轮扭矩的倍数，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以上述比率在1档产生200Nm的扭矩，则车轮扭矩为200Nmx9=1800Nm。

如果没有变速箱，这种倍增是不可能的，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。

这些解决方案尽管在过去几十年取得了重大进展，但仍然是一种妥协。变速箱将自身的低效率引入整个传动系统，增加了燃料消耗和能量损失。

有9个齿轮的现代自动变速箱。采埃孚9HP。有9个齿轮的现代自动变速箱。采埃孚9HP。

电动汽车的情况如何?

电动机具有三个固有特性，可解决齿轮箱开发中的工程问题，并且在大多数情况下，无需齿轮箱。这些特性包括从零转速开始的高扭矩、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。

零转速的高扭矩非常明显。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进一步增加扭矩。

然而，至关重要的是高转速能力。由于电动机可以一直旋转到20.000rpm，并在整个范围内提供高扭矩，因此只需一个比率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终原因。这不仅仅是因为缺少变速箱，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。

让我们来看看BMWi4eDrive40以更好地理解这一点-它在0-5000rpm时具有430Nm的最大电机扭矩以及11.115:1的组合齿轮和最终传动比。这意味着车轮扭矩为4780Nm!现在很明显，为什么电动汽车通常是交通信号灯之王。

假设汽车的最高时速为190公里/小时。在最高速度下，电机以16,500rpm的速度旋转。在130km/h的典型高速公路速度下，电机的转速约为11,300rpm。正如您在此示例中所见，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都在后置电机中使用了双速变速箱。现在在你走之前“嘿，你刚刚告诉我们电动汽车不需要变速箱。”理想情况下，我们希望在低速和中速时使用较短的齿轮比以实现更快的加速，而在较高速度时使用较长的齿轮比以降低电动机的转速。

为什么我们需要在更高速度下降低电机转速?好吧，有两个原因。首先，通过降低电机的转速，我们可以提高效率(通过减少反电动势和涡流)，从而提高汽车的续航里程。第二个原因是可以在不过度旋转电机的情况下实现更高的最高速度。

采用双速变速箱的问题是这些变速箱在处理电动机产生的巨大瞬时扭矩方面存在技术困难。尽管如此，一些制造商目前正在为电动汽车开发两速变速箱。

如果他们成功地以可靠的可靠性和合理的价格大规模生产这些产品，我们可能会看到更多主流汽车采用它们，而不仅仅是保时捷Taycan和奥迪e-TronGT等超级跑车。尽管如此，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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