为什么电动车搭配单速变速箱?

时间:2019-09-05 来源:www.ruevente.com

传统的内燃机车辆具有多速变速器,而电动车辆通常仅配备单速变速器。在加速期间无需换档。这与电动机和内燃机的工作原理和限制有关。

奥迪的电动公式战车曾经使用3个前速变速器来提高起步速度,但发现变速器结构复杂且没有明显优势。最新的FE05已经转换为单速变速器。

为了驾驶汽车,最需要的加速度是扭矩,速度取决于驱动轮轴转动的速度。因此,内燃机或汽车的电动机的扭矩必须达到速度水平以提供预定的加速效果。

扭矩产生是非常不同的

在使用内燃机的汽车中,通过由发动机汽缸中的活塞压缩的空气和燃料混合物的爆炸产生扭转。爆炸过程向下推动活塞,活塞推动曲轴通过连杆,使发动机的输出轴旋转。然而,扭矩和内燃机产生扭矩的方式需要活塞的连续往复运动以继续,并且这种往复过程可以通过涉及大量机械部件(例如活塞,凸轮轴和进气门和排气门)而产生。很多阻力,极大地限制了发动机转速,一般民用车发动机的速度上限仅为6000rpm左右,柴油发动机一般只有4000rpm左右。

单速变速箱适用于电动汽车,结构简单得多。

用于电动汽车的电动机,电流通过中间的金属线圈,线圈产生磁场,电动机内壁上的磁铁产生的磁场线切断,导致线圈绕转轴,转换成动能。在该过程中,不涉及往复机械操作,并且在通过电流的瞬间可以产生大的扭矩,并且电动机轴的旋转速度的上限基本上取决于轴向中心组件的离心力和线圈相关部件的结构可以承受。通过线圈的电压越高,速度越快。一般民用电动机的转速超过10,000转,是一种悠闲的操作。电动汽车的电机甚至以20,000转/分的速度运转。

除高速外,电动机在工作区域内具有非常好的扭矩输出,每分钟转速超过10,000转。由于可用的大扭矩范围足够宽,工程师只需要为电动车配备一套减速齿轮。有必要考虑启动加速度和速度性能是否符合日常驾驶需求。

减速装置的工作原理

所谓的减速机,就像我们年轻时玩的电动模型车一样,电机输出轴连接到一个小齿轮,轴连接到上部大齿轮。如果大齿轮的齿数是小齿轮的10倍,那么比率是减速齿轮的齿轮比为10比1,这意味着电机必须转10圈,轴或轮将转1圈。在此过程中,轴速比电机输出轴慢10倍,因此这种单一比例齿轮箱也称为减速齿轮。

以起亚Niro EV为例,变速箱的单齿轮比为8.206比1,即电机需要转8.206转,转轮转1圈,Niro EV最高转速167km/h携带215/55 R17轮胎。计算,每次轮胎旋转,它行驶约2.1米,行驶速度为167km/h。每秒的速度约为46.39米,相当于每秒22转或每分钟1325转。将该数字乘以8.206,计算出Niro EV的电机在极速下以大约 rpm的速度运行。

如果Niro EV不是电动车,而是可以在高达6000 rpm的转速下运转的内燃机,而且只有单速变速箱的固定齿轮比为8.206比1,会发生什么?即使发动机以6000转的最高速度运转,车轮也可以每分钟转731圈,或每秒12.2圈,每秒只有25.6米,最高时速仅为92.1km/h。为了将极限速度保持在167km/h,理论单速变速箱比率应从8.206变为4.527到1.然而,4.527比1的传动比相当于第5档或第6档的传动比。 6速内燃机。想象一下,汽车以5档开始。即使它不死,它也只能以乌龟的速度前进。不符合实际驾驶的需要。

内燃机不适用于单速齿轮箱

内燃机车辆通常具有两组减速齿轮。第一组是变速箱。 6速变速箱的第一组减速齿轮又细分为六个不同的齿轮。齿轮比范围一般约为4.X至0.X比率1,第二组减速齿轮俗称“尾齿”,通常为单齿比,尾齿齿轮比约为4比1,比例取决于车辆的整体性能和机器的特性,尾齿的功能是进一步降低齿轮箱输出轴输出到轴的速度。因此,当计算内燃机齿轮箱的实际齿轮比时,需要将每个齿轮箱的齿轮比乘以尾齿轮比。只能直接与电动单速率传动的传动比进行比较。

沃尔沃的6速自动变速器结构图显示结构非常复杂

内燃机由许多往复运动部件组成,这些部件在运行过程中会产生很大的阻力,从而限制发动机转速。

为什么传统发动机车必须配备多比率变速箱?这与内燃机的速度大约是电动机的两倍并且发动机的最佳扭矩输出范围相对较窄这一事实有关。在起动时,具有最大传动比的第一档是最强的轴,最起动。功能强大,但当发动机转速达到顶部时,速度仅为60km/h左右,所以你需要转向2,3,4和其他齿轮比,逐渐降低齿轮速度继续加速,即使是6档,即使是高速巡航,由于传动比最小,发动机将以较低的速度运转,这将降低燃油消耗并降低发动机和排气噪音。毕竟,内燃机汽车的多速变速箱用于通过不同档位的传动比保持发动机在最佳工作区域内运行,从而提高整体运行效率,因此最简单的单速减速使用具有该结构的齿轮。它已经适合日常驾驶需求。

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