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山東中科院電動汽車變速設計

發布時間: 2021-06-21 13:22:08

⑴ 電動方程式的賽車為什麼採用 5 擋變速箱

汽車界有個怪現象,隨著時間的推移,發動機缸數越來越少,變速箱擋位越來越多。

由於電機轉速高,轉速范圍廣,低轉速就有高扭矩,所以從靜止到極速的過程,只需要簡單提高轉速就可以完成了,無需改變傳動比,也就無需換擋。

在理解這個問題之前,我們首先來聊一聊為什麼汽車需要變速箱?

汽車之所以會跑是因為車輪會轉,而車輪會轉是因為發動機在做活塞運動帶動了曲軸旋轉。當然,從曲軸轉動到車輪轉動要通過一系列復雜的機械結構,這里就不展開來說了,免得還沒講到正題就已經蒙圈。

所以,化繁為簡來說,曲軸的轉速(也就是我們常說的發動機轉速)和車輪的轉速是關聯的。兩者之間的關系可以用一個系數來轉換,叫做「傳動比」,而傳動比的大小就是就變速箱來決定的。

△變速箱 不同的齒輪組合實現不同的傳動比切換

那電動車上只有一個檔位的變速箱,它的傳動比是多少呢?下面就是學霸們的算術時間了,不願意看的朋友們可以直接跳過這段看結論。

假設現在有一台純電動車,它的最高時速是225km/h,而電機能夠達到的最高轉速是20000轉/分鍾,我們可以用輪胎數據來快速計算一下傳動比。假設後輪的直徑是0.68米,根據公式乘以π得到周長數據,再將每分鍾20000轉除以60秒,得到每秒鍾轉速。而速度=轉速/傳動比*車輪周長,最後計算出來傳動比為11.4。

根據以上公式,我們可以看到,與速度相關的變數中,車輪周長是恆定的,所以變數是轉速和傳動比。

那麼一台最高轉速為每分鍾20000轉,傳動比為11.4的電機,從轉速為0開始加速,達到峰值轉速每分鍾20000轉的時候車速可以達到225km/h。這個速度可以說是遠遠超過了普通家用車所需要的極速。

所以對於電動車來說,加速的過程靠不斷提高轉速就可以了,傳動比不用變,有一個擋位就可以了,不需要設計多個檔位。

即便使用的電機弱一點,峰值轉速再低一點,不到20000轉/分鍾,但目前大部分的量產純電動車最高設計極速都沒有超過160km/h,也是足夠滿足一台純電動汽車所需要的最高時速了。

但一台汽油機的話,大部分家用量產車的發動機最高轉速每分鍾6000轉左右,相比電動機來說,汽油發動機的轉速低了很多。所以當速度=轉速/傳動比*車輪周長這個公式中,轉速達到最大速度依舊不夠時,就只能讓傳動比變小,從而獲得更高的速度了。

用一個例子來說明,如果一台汽油車,傳動比和上文提到的電動車一樣為11.4的話,經過計算,在轉速最高(6000轉)的時候,由汽油機驅動的車只能獲得67.5km/h的車速,這是遠遠無法滿足日常駕駛的,所以想要獲得更高的速度,就需要改變傳動比了,比如讓傳動比達到3.4,汽油機在6000轉時就能達到225km/h的速度了。

但在3.4這個傳動比下,如果汽油發動機需要將速度降到20km/h行駛的話,經過計算,此時發動機的轉速僅僅是530轉/分鍾,比發動機怠速運轉的時候還要低,是無法維持運轉的。相信大家在開手動擋的時候,都有過這樣的體驗,在高檔位的時候將速度降到很低,如果不及時換擋的話很容易憋熄火,即便沒有熄火,再加速也是非常無力的。

所以,通過以上的計算可以看出,汽油發動機想要實現更寬的車速范圍,就需要更多的檔位、不同的傳動比來保證功率的輸出,滿足車輛在不同車速下的行駛狀況。而且擋位越多,可選的傳動比就越多,車輛提速的過程就更平順,發動機不用經常工作在高轉速區間內,油耗也就更低,這也解釋了為什麼變速箱廠商們拚命在增加檔位數。

但是電機的轉速高,轉速范圍廣,效率高,低轉速的扭矩就足夠大,可以用單一傳動比就實現0-200km/h的速度區間,無需再加入多檔位的變速箱設計,可以一檔走天下。

「但是不是說電動車就完全不需要多檔變速箱?」

也不是這么絕對,在電動方程式比賽中,FE賽車們還是有不少採用了了多檔變速器的。比如奧迪車隊的FE賽車就使用了一台三擋變速器,因為電機雖然效率高,峰值扭矩輸出快,但在轉速比較低的時候,還是有一段輸出功率的爬升曲線。

所以,對於賽車來說,盡快達到最大功率的輸出,讓電機轉速提升更快有利於獲得更好的圈速成績。所以它們會在車內加入多檔變速器,使得車輛獲得更快的加速,更快達到峰值功率。多檔位的純電動車相比單一檔位的純電動車,在起步或者低速過彎時會有更好的加速響應。

「那家用電動車為什麼不考慮加入多檔位變速箱?」

主要還是成本和體積的問題。

傳統變速箱的設計復雜,成本高,體積大,即使設計得再精密也存在效率損耗。對於電動車來說,沒有必要為了一點點的改良而加入這么一個費成本,占空間,又還損耗續航里程的機械結構。省下變速箱的空間還可以用來安放更多的電池包,提升純電動車的續航里程。

當初特斯拉的第一個車型Roadster的最初設計是180kW電機+2檔變速箱,但是由於變速箱質量和體積等多種原因,後來改款的時候取消了2擋變速箱,直接採用了更大功率的215kW的電機配單速變速箱。

同時,是否選用多擋變速箱也取決於其搭配的電機類型。體積小的電機,扭矩低,需要用多擋位變速箱作為補充,比如很多插電式混合動力車的電機功率很小,傳統汽油機的變速器會在電機工作時也介入工作。但是對於大多數純電動車上使用的大電機來說,轉速高扭矩大,只用單速變速箱就好了

⑵ 電動自行車變速原理

電動車變速原理是「霍爾轉把原理」。

霍爾效應在應用技術中特別重要。霍爾發現,如果對位於磁場(B)中的導體(d)施加一個電流(Iv),該磁場的方向垂直於所施加電壓的方向,那麼則在既與磁場垂直又和所施加電流方向垂直的方向上會產生另一個電壓(UH),人們將這個電壓叫做霍爾電壓,產生這種現象被稱為霍爾效應。

好比一條路, 本來大家是均勻的分布在路面上, 往前移動。當有磁場時, 大家可能會被推到靠路的右邊行走。故路 (導體) 的兩側,就會產生電壓差。這個就叫「霍爾效應」。根據霍爾效應做成的霍爾器件,就是以磁場為工作媒體,將物體的運動參量轉變為數字電壓的形式輸出,使之具備感測和開關的功能。

(2)山東中科院電動汽車變速設計擴展閱讀:

霍爾器件通過檢測磁場變化,轉變為電信號輸出,可用於監視和測量汽車各部件運行參數的變化。例如位置、位移、角度、角速度、轉速等等,並可將這些變數進行二次變換;可測量壓力、質量、液位、流速、流量等。

霍爾器件輸出量直接與電控單元介面,可實現自動檢測。如今的霍爾器件都可承受一定的振動,可在零下40攝氏度到零上150攝氏度范圍內工作,全部密封不受水油污染,完全能夠適應汽車的惡劣工作環境。

⑶ 除了單級變速箱,純電動車還有更好選擇嗎

相對於傳統類型的車輛來說,純電動汽車安裝單級變速箱主要還是在於車輛的電機轉速高,並且在工作的時候轉速范圍廣,低轉速就有高扭矩,所以從靜止到極速的過程,只需要簡單提高轉速就可以完成了,無需改變傳動比,也就無需換擋。
相信未來,隨著技術的不斷成熟,多檔變速箱將會率先涉足電動車市場,然後再向普通經濟型電動車市場過渡。

⑷ 電動汽車 為什麼 要用CVT

因為適合唄 個人認為cvt都浪費 像豐田鼓搗出來的那種e-cvt(動力分配器)就夠用了 或者類似比亞迪那種電控四馬達四驅 有個變速箱是不是很多餘

⑸ 電動車高低擋是齒輪變速嗎

你說的是理想狀態,電動車的電機是無極調速,是調速里目前效率的最高,任何機械的都有效率問題,都達不到100%,增加一次調速就加上一些損耗。摩托車、汽車的發動機沒有這么寬的速度范圍,所以要用變速箱,自動擋的也是由電磁閥來換擋的。
以前的老的電動車由於技術不成熟,所以還有帶齒輪的,現在的技術成熟了,所以不用機械調速了。
我還想說樓上回答的哥們,別提日本就和親爹似地,他們也有過期的技術。拿個洋破爛就認為高級,那隻能說你沒見識。

⑹ 為什麼說電動汽車不配擁有變速箱

電動車可以不用變速箱,是因為電動機的工作原理和內燃機完全不一樣的。

昆明理工大學有論文,《中國電動汽車產業發展研究》上面有講到。

電動汽車的驅動電動機屬於特種電動機,它有比較寬的調速范圍、較高的轉速以及足夠大的啟動轉矩。

體積小、質量輕、效率高,而且有動態制動強和能量回饋的性能。

就好比說,學霸成績非常地好,應付一般的考試:「復習?不存在的!」不需要復習的。

裝配變速箱反而使得控制變得更復雜

除此之外,電動車還可以通過改變交流電的相序,直接讓電動機倒轉來實現倒車,所以倒擋也不要了。

那麼電動機,倒擋不要的,往前開,一腳踩到底都是夠的,那你要什麼變速箱呢?

如果說加入變速箱,反而有可能會帶來一些其他的麻煩,尤其是對於帶有多個電動機的車型來說。

電子科技大學有論文,《電動車整車行駛控制系統設計研究》上面有講到。

電動汽車的驅動形式有很多種的,主要是前輪驅動、後輪驅動。

形式上有2種,一種是:離合器、變速箱、差速器都有的。還有一種是:只有減速器和差速器的。

如果說,帶有變速箱的話,它讓這個控制變得非常復雜,再加上成本的原因。

所以一般來說電動車是不帶變速箱的,帶了沒什麼好處,反而是增加成本和難度,甚至是故障率。

⑺ 更換電動汽車變速器油時,加註量是多少

  1. 這個不能一概而論的,每款變速器齒輪油量都是在整車設計時就定好的,在保養手手冊或者用戶使用手冊上一般都是有說明的,出於對車的愛護,建議按手冊說明操作;

  2. 需要說明的是變速器設計時一般都有觀察油口(大部分是一個螺栓),而且很多觀察油口就是標准油量口:意思就是加油的時候加到剛好從這里漏出代表齒輪油量已經達到要求了;

  3. 車輛在保養更換齒輪油時,實際加註量會比手冊上說的要少,因為舊的油是無論如何也不可能完全排出,或多或少總有殘留,所以當油從觀察孔漏出而沒有達到手冊上要求的油量時,不用擔心有什麼問題而應該立即停止加油以免浪費。記住一個道理:齒輪油並非越多越好,滿足要求即可。

⑻ 日本中小企業為什麼發力中國純電動車市場

據7月31日報道,瞄準純電動汽車(EV)在中國的普及,日本的中小企業正加速擴大中國業務。在排放規定和燃效標准愈發嚴格的中國,以當地企業為中心,各車企紛紛推出純電動汽車。純電動汽車存在的續航距離等技術課題還比較多,想解決這些問題的需求強烈。擁有高技術實力的日本中小企業將挑戰開拓中國市場。

開發賽車用零部件的日本大阪的繁原製作所2017年接到了中國10家汽車相關企業關於設計和試制純電動汽車用變速箱的業務委託。繁原製作所從事製造對精度要求很高的賽車用零部件,其設計和加工能力被中國相關企業看好。

被稱為車載繼電器的電裝部件的開關需要具備在溫度變化和振動等使用環境惡劣的車內也能長期使用的耐久性。純電動汽車的電裝部件也會增加,因此將擴大面向當地零部件企業等的供貨。

2016年中國純電動汽車銷量達到24萬輛,規模佔全球市場的半壁江山。中國政府作為環保政策的一環對環保車推行優惠政策,為銷量擴大提供了支撐。另外,2018年還將強制要求車企銷售一定數量的純電動車等環保車。電池和馬達等相關零部件的需求也在大幅增長。

另外中國還將強化乘用車的燃效限制,預計到2020年將採取和發達國家同等程度的嚴格標准。受政府一系列動作的影響,純電動車的銷售今後仍會繼續增長。據東京的調查公司富士經濟預測,到2025年純電動車在中國的銷量將達到86.8萬輛,增至2016年的3倍以上。負責向整車供應零部件的當地廠家正在崛起,但也面臨著許多技術和質量上的難題。以10年為單位來使用的汽車相關零部件在性能上的要求非常嚴格,涉足門檻較高。

另一方面,對於日本各零部件廠商來說,許多企業都在陸續涉足中國純電動車市場,因此不受既有交易關系的羈絆,可以自由開拓。這也是吸引力之一。

⑼ 電動汽車為什麼不用變速箱來控制轉速

通俗的說,就是電機有一個特性,在輸入的功率一定的情況下(也就是電壓電流一定的情況下),轉速越慢(一般是被外力所至)時,扭力越高。轉速越高時(無阻力時),扭力越低(這時候一般是電機效率最高的時候),所以,當輸入功率一定時,電機總是會自動的調整到到最高效方式來輸出動力(這是上帝所賦予的規則,不費一毛錢的控制電路)。

上面那段話在實際的表現就是,當車是停止狀態下時,你踩下油門,因為有慣性的阻力,電機自動的調整到你所給的油門所能達到的最高扭力,然後在加速過程中,在每一個時間 點,他總是自動的把扭力減小,而換取這個時間點最高的轉速。

第二,他又可以高效的工作在高速區,這里要說一下,一般電機有高速電機,和高扭力電機,一般高扭力電機高效工作區是比較低速的,而高速電機一般扭力不行,但設計成可以達到非常高的速度,並且在高速時效率非常高,我以前看過一個視頻,一個日本的實驗室做出來的一個輪轂電機,他通過在轉動時變換定子的磁線圈的個數及類型,來達到高扭力又高速的目的。

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