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電動車時代,變速箱隻能進博物館睡大覺了?

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電動車時代,變速箱隻能進博物館睡大覺了?

發布日期:2019-02-25 作者:vivian 點擊:

   曾經在一篇關於變速箱的文章中看到,大部分電動車僅通過匹配結構緊湊的單級變速箱,就可以達到普通動力車型的性能,於是作者就此提出,在未來大規製造常規變速箱的場景將成為曆史。這個觀點指出,“多擋位”變速箱屬於內燃機時代的“遺留產物”。事實果真如此?

   被變速箱拖累在終點的特斯拉

   以性能最好的電動車特斯拉Model S P85(以下簡稱Model S)為例,它可以輕鬆贏在起步,但在中後段加速卻頻輸對手。究其原因,問題就出在特斯拉匹配的單級變速箱上,它使特斯拉始終在用一擋,完成從起步到最高時速的行駛。這相當於開一輛燃油車,用一擋起步後不換擋行駛,直到轉速被拉高至紅線區,發動機不能回到最佳扭矩輸出區間,再加速動力被大幅削弱。同樣特斯拉“再加速潛力”,也被這個一擋走天下的單級變速箱拖累,才會在中途被對手超越。

   單級變速箱造成電動機產生的扭矩輸出一氣嗬成,也許不間斷的動力輸出對起步加速有利,但卻不利於車輛的經濟性與舒適性。尤其是為追求性能采用高轉速電動機的Model S,它配置的高轉電動機功耗較大,並且單級變速箱一擋大齒比,造成車輛巡航狀態也處於較高的轉速臨界點,經濟性不高。

   至於效率的打折有多嚴重,可以看看采用47.5千瓦時電池容量的騰勢,最佳續航裏程在250公裏左右,而Model S配置了容量達到85千瓦時的鋰電池組,最佳續航裏程為400公裏左右,特斯拉高出騰勢近一倍電量,續航裏程卻沒有翻倍。

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   多擋變速箱優勢在哪裏?

   多擋位變速箱相比固定擋位對動力輸出的損耗更小,能提升發動機的動力輸出效率,這正是研發人員樂此不疲地對變速箱擋位數極致追求的關鍵,考慮到輕量化以及體積的問題,變速箱也不會無限製的增加擋位。所以如果能匹配一個速比範圍合理的多擋變速箱,來優化電動機動力爆發的時機,那將會大幅提升經濟性,其次是持續加速性能。

說完了一個擋的缺點,多個擋的優勢,電動車廠商們卻依然在使用單機變速箱,這是何苦?關鍵在於單級有結構極為緊湊的優勢,體積遠比普通變速箱小很多,它不需要離合器(電動機輸出軸直接連接變速器,而非內燃機用飛輪),電控換擋結構也比液壓更簡單可靠。單級變速箱正是利大於弊,主要性能已經滿足當前的使用,所以才被廣泛使用。這不是說廠商們已經放棄了提升經濟性,隻是現在還無暇顧及。GKN已經推出量產電動機用兩級變速箱,雖然從擋位數看還有點名不副實,不過從寶馬i8裝配它後的性能表現看已經優於單級變速箱。

    目前純電動車中,爱尚app578tv還沒有看到多級變速箱的存在。在采用插電混動結構的車型中,寶馬i8已經率先為驅動前輪的電動機單獨裝配了一台結構小巧的“雙級”變速箱。

大部分混合動力車型都配有離合器結構,用於電動機轉速過快時,防止達到臨界速度會將電力驅動脫離,但這樣會影響動力的性能發揮。寶馬i8是一輛對動力有追求的跑車,電動機占到一半的動力輸出,顯然斷開電力傳動對它來說不合適,而來自吉凱恩(GKN)公司的eAxle變速箱解決了這個問題,它使寶馬i8的電動機在第二擋時臨界轉速更低,這樣全程都有電動機與汽油發動機共同驅動車輛。

寶馬i8電動機采用橫置布局空間狹小,GKN薄片式“2AT”被緊湊地安裝其中。該變速箱的聰明之處在於,為電動機額外增加一個齒輪傳動比,可以提高車輛的加速性能,同時增加了純電動模式行駛裏程。吉凱恩的雙速eAxle變速箱,還使得電動機以及與其相連各係統的尺寸得到降低,減輕了重量,整個裝置僅重27公斤,體積為325×562×313毫米,這個體積參數比,專為橫置布局經過特別瘦身的ZF 9AT變速箱還要小,ZF 9AT為367×521×421毫米。寶馬i8在傳動軸與電動機之間,僅留有狹小的橫向空間,與其說是eAxle變速箱被安裝在寶馬i8,還不如用“貼附”形容更為恰當。

   其實不光是高大上的寶馬i8,豐田也為旗下混合動力車型,裝配了一台ECVT變速箱,它沒有傳統CVT的錐盤與鋼帶,使用了行星齒輪變速結構,這台變速箱不光匹配發動機,對於電動機同樣具有變速功能。目前,德國汽車零件供應商博世,已經表示他們正在加緊研發電動車用多擋變速箱。特斯拉ECO艾倫·馬斯克也在考慮,未來為Model S匹配一台緊湊、輕薄的多擋位變速箱。

小結:

電動機隻是改變了做功的方式,即通過電磁互斥原理產生動力輸出,告別了發動機使用燃燒產生熱效率做功,變速箱對於優化電動機動力輸出依然至關重要。目前研發輕薄化、小型化的專用變速箱,仍熱需要攻克很多技術難題。


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