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如果说是广义上的变速箱,那所有电动车都是有的;但如果说是多速比的变速箱,那么绝大多数电动车是没有的。对此,不懂的人会说:“电动车不需要换挡吗?而懂得人会问:“为啥不给电动车使用变速箱来提高极速,并大大降低电耗呢?”
近日,博世将这份“答案”写了出来:博世推出电动车专用CVT变速箱——CVT4EV,具有负责控制电动机转速和电动机转矩的操作逻辑。意思就是说,电动车减速箱,变成了无级变速箱。
要知道,其实关于电动车多速比变速箱,博世并不是“第一个吃螃蟹的人”。电动车巨头特斯拉,在早期也曾计划搭载180kW电机+2挡变速箱的动力系统,变速箱委托英国Xtrac公司生产,原以为计划进行的比较顺利,但研发出来的变速器样机压根就没有通过测试。无奈之下,最终马斯克只能取消安装二级变速器的计划。
而后,一向“为速度而生”的保时捷品牌在旗下纯电动车型——Taycan上却应用了两挡变速箱。之所以选择开发两挡变速箱的原因,保时捷给出的答案是:“为了追求更好的动力表现及经济性”。现在看来,或许也是因为这一点,Taycan 在百公里加速上达到了比特斯拉 Model S 更快的2.61秒。
只不过,根据博世CVT4EV变速箱目前所曝出的数据分析来看,可能并非为性能而生。
官方消息,博世CVT4EV变速箱采用集成式设计,内部并没有传统变速箱的液力变矩器、行星齿轮、离合器等复杂结构。另外,它可以在宽广的速比之间灵活调变,既可以放大车辆起步所需扭矩,还会减少电动机的高能耗、低效率的运转时间,而在高速行驶时,电机可以维持在最高效的转速范围。
实际上这并不难理解。要知道,变速箱实现动力源(发动机或电机)与整车输出端(轮端)之间的速度的传递关系是:
以某款燃油举例,挡位速度比的数值定然是越来越小,而随着挡位的提升,车速慢慢的变快。(虽说本次博世推出的CVT没有自动变速器复杂的行星齿轮组,变速比不是间断的点,而是一系列连续的值,但意思相近)。整车相关参数如下:
众所周知,市面上电动车的转速通常能轻松达到8000-15000rpm。以特斯拉 Model S P85为例,该车变速器为单速变速器,也能够理解为它只有1个挡位,传动比速为9.73,装备的轮胎直径约为0.703m,当电机以8000rpm的转速运转时,理论车速为(即:1h=60min;1米=1000ml):
由此显而易见,即便是一个挡位的电动车,电机只要能够达10000rpm以上,基本能达到100km/h的车速。
而对于燃油车来说,一般车型的转速都在6000rpm以下,如果同样为9.73的传动比速,装备的轮胎直径仍约为0.703m,即便是发动机转速为峰值6000rpm,理论车速为(即:1h=60min;1米=1000ml):
转换至电动车层面本质相同:单速变速箱的电动车尽管也能跑到120km/h以上的极速,但能预见的是,电机转速已然达到10000rpm以上。这时,不仅对电池的耗电量很不友好,且车辆的NVH等方面的表现也可想而知!
而博世推出的电动车CVT变速箱,则能够使用无级变速来调节速比,进行速比切换。具体来讲,就是让电动车在高速巡航时,通过速比的切换,把电动机转速控制在相对更低转速(例如6000-10000rpm)的范围内,让动能效率更加高,以此来实现更佳的续航表现,享受更舒适的驾驶环境。当然,所谓“一挡”挡速比相对更高的话,一样能提高电动车在起步、加速和爬坡等工况时的动力效率。
因此,从上述显而易见,本次博世推出的电动车CVT变速箱的重点是,保证动力效率,降低能耗提升续航为主,同时可提升车辆的NVH表现以及平顺性。
对此,博世官方透露:“CVT4EV变速箱能够在一定程度上帮助电动车提高WLTC工况续航约4%,且在匀速工况测试中有更节能的表现”。
实际上大家都知道,对于携带高转速电机的电动汽车来说,单速减速器已然够用,且具有稳定性高、平顺性好、成本低等特点。但必须得说一句,够用只是够用,不代表够好。不管从电动车未来的发展趋势,还是为了确认和保证高级的驾驶品质,搭配多速变速箱对于电动车来说是一个更优的选择。就像当初的造车新势力,相信“变速箱”之风只要掀起,就会是一场波澜。
只不过现在看来,电动车多速变速箱的匹配也并非那么简单。相比燃油车来说,超高的扭矩会让变速在热管理、耐久性和四驱的匹配性方面,都会有更高的挑战。另外,相比于单速减速器来说,成本同样是需要面临必然问题。
最后总结一下:从当下的电动汽车的发展阶段来看,搭载多速变速器并不是必然选择,主机厂更大的投入精力仍会是电池。只不过“螃蟹”(指:电动车多速变速器市场)总要有第一个人先吃,电动车巨头特斯拉没能吃了,但供应商巨头博世选择无级变速下手了!
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