以電池為能源的車是不是沒有變速箱?它是怎麼實現不同的速度的?

泡泡167162012


新能源電動汽車沒有變速箱,只有一個固定速比的減速箱。這個減速箱可以理解為汽車變速箱的最高檔位,傳動比與變速箱高檔位是一樣的。電動汽車雖然沒有變速箱,但是依然可以自由變速,這是因為電動機轉速寬泛的原因,最高轉速可以達到1-20000轉/分,這是內燃機做不到的。



燃油車配變速箱,是因為內燃機並不能直接驅動車輛,內燃機低轉速的時候輸出扭矩很低,無法直接驅動車輛。只能通過減速的辦法來增加扭矩,減速增加扭矩的原理與槓桿原理是一樣的。變速箱一檔的傳動比在3-4倍之間,主減速比4倍左右。因此一檔時發動機扭矩被變速箱放大3-4倍,經過主減速後扭矩又放大一次,放大4倍左右,最終放大16倍。這樣才有足夠的扭矩來驅動汽車起步,但是傳動比太高,雖然扭矩上去了,而轉速卻降了下來。車子最高時速受到限制,油耗激增、噪音震動加大。因此還需要更多檔位,車輛啟動後對動力需求是不斷降低的。而對轉速需求是不斷升高的,因此變速箱需要多個檔位。起步時需要高扭矩通過低檔位實現,起步後車輛需要提速時通過高檔位實現。

而電動機的特性則與內燃機大大不一樣。內燃機最大扭矩需要轉速支持,渦輪增壓發動機在1500轉/分以上時才能輸出額定扭矩。而電動機的特性是低轉高扭矩,在較低的轉速下就可以輸出額定扭矩。
在而定轉速範圍內,電動機工作在恆轉矩狀態,例如某電機0-4000rpm轉矩始終是300Nm。超過額定轉速後電動機轉矩會隨著轉速增加降低。因此電機的特性適合用來驅動汽車,低轉速就可以輸出額定扭矩,不需要變速箱降低轉速來提高扭矩。減速箱速比設定可以更低一些。同時電動機的轉速非常高,超過內燃機一倍以上,電動機轉速超過額定轉速後電動機就進入了恆功率區間。這時候轉速提升後轉矩會降低從而功率不會改變。功率=轉速×扭矩。因此即使超高的轉速也不會增加耗電量,超高的轉速可以使車輛達到一個較高的速度,完全可以滿足車輛對速度的要求。



因此只要調節電動機轉速就可以控制車速。電動汽車大多數採用用直流無刷永磁電機,少數採用交流感應電機(特斯拉)。永磁電機調速要簡單一些,永磁電機效率也比較高,而交流電機調速要困難一些,效率也低一些。
直流無刷電機是需要驅動的,定子的三相線圈一次通電後產生一個旋轉磁場推動永磁轉子旋轉。而轉速調節則通過PWM驅動來實現的,通過調整佔空比來實現,佔空比改變後定子線圈上的有效電壓也隨之改變,電壓改變電流改變。勵磁磁場強度改變,從而達到了調整電機速度的目的。



題外話:常說的比亞迪自主研發大功率IGBT模塊,就是上面電路圖中的開關三極管(絕緣柵雙極型晶體管)。是調速器最關鍵的功率部件,我國大功率開關管模塊一直被英飛凌、三菱、富士電機為首的國際巨頭壟斷,國產化佔比長期處於較低水平。比亞迪取在核心技術上有所突破,完全可以取代進口IGBT模塊。


水墨丹青一世情


電動汽車是以車載電源為動力,依靠電動機驅動汽車行駛且符合道路交通、安全法規各項要求的汽車。一般情況下將電動汽車分成兩大類:純電動汽車和燃料電池電動汽車。其中,純電動汽車是依靠單一儲能裝置(如蓄電池)獲得能量。燃料電池電動汽車是利用氫氣和空氣中的氧在催化劑的作用下在燃料電池中經電化學反應產生的電能,並作為主要動力源驅動的汽車。

①電力驅動模塊。電力驅動模塊包括中央控制單元,驅動控制器,電動機,車輪及機械傳動裝置組成。其主要功能就是將儲存在蓄電池中高效有效的電能轉化為驅動車輪行駛的動能,並能夠在汽車減速制動時,將車輪的動能重新轉化為電能儲存在蓄電池中。電力驅動系統是電動汽車的核心部分,其性能決定著汽車運行狀態的好壞。採用不同的電力驅動系統可以構成不同類型的電動汽車,根據電力驅動系統的不同,可以將電動汽車分類。

②車載電源模塊。這一模塊主要包括蓄電池電源,能量管理系統和充電控制器等。其主要實現的功能是向電動機提供電能,實時監測電源的使用情況,控制充電裝置向蓄電池充電。

③輔助模塊。輔助模塊由輔助動力源,動力轉向單元,駕駛室顯示操縱檯和輔助裝置組成。輔助模塊除了輔助電源外,其他裝置根據車型的不同而發生改變。

隨著科技的發展與不斷進步,電動汽車的推廣必將具備很多關鍵的技術。

第一就是電動機及控制技術。作為電動汽車的關鍵部件,要使電動汽車具有良好的使用性能,電動機的控制尤為關鍵。未來電動汽車所用電機正向著大功率,高轉速,高效率和小型化方向發展。

第二便是電池及管理技術。電池組的性能直接影響整車的加速性能,續航里程及制動能量回收的效率。

第三點便是整車控制技術,新型電動車整車控制系統採用兩根總線的網絡結構,將來的趨勢是實現網絡化的控制。

第四點就是整車輕量化技術,汽車輕量化始終是一個研究重點純電動汽車因為佈置了電池組,輕量化問題顯得尤為突出,這將會是未來研究的重要領域。


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