山东中科院电动汽车变速设计
⑴ 电动方程式的赛车为什么采用 5 挡变速箱
汽车界有个怪现象,随着时间的推移,发动机缸数越来越少,变速箱挡位越来越多。
由于电机转速高,转速范围广,低转速就有高扭矩,所以从静止到极速的过程,只需要简单提高转速就可以完成了,无需改变传动比,也就无需换挡。
在理解这个问题之前,我们首先来聊一聊为什么汽车需要变速箱?
汽车之所以会跑是因为车轮会转,而车轮会转是因为发动机在做活塞运动带动了曲轴旋转。当然,从曲轴转动到车轮转动要通过一系列复杂的机械结构,这里就不展开来说了,免得还没讲到正题就已经蒙圈。
所以,化繁为简来说,曲轴的转速(也就是我们常说的发动机转速)和车轮的转速是关联的。两者之间的关系可以用一个系数来转换,叫做“传动比”,而传动比的大小就是就变速箱来决定的。
△变速箱 不同的齿轮组合实现不同的传动比切换
那电动车上只有一个档位的变速箱,它的传动比是多少呢?下面就是学霸们的算术时间了,不愿意看的朋友们可以直接跳过这段看结论。
假设现在有一台纯电动车,它的最高时速是225km/h,而电机能够达到的最高转速是20000转/分钟,我们可以用轮胎数据来快速计算一下传动比。假设后轮的直径是0.68米,根据公式乘以π得到周长数据,再将每分钟20000转除以60秒,得到每秒钟转速。而速度=转速/传动比*车轮周长,最后计算出来传动比为11.4。
根据以上公式,我们可以看到,与速度相关的变量中,车轮周长是恒定的,所以变量是转速和传动比。
那么一台最高转速为每分钟20000转,传动比为11.4的电机,从转速为0开始加速,达到峰值转速每分钟20000转的时候车速可以达到225km/h。这个速度可以说是远远超过了普通家用车所需要的极速。
所以对于电动车来说,加速的过程靠不断提高转速就可以了,传动比不用变,有一个挡位就可以了,不需要设计多个档位。
即便使用的电机弱一点,峰值转速再低一点,不到20000转/分钟,但目前大部分的量产纯电动车最高设计极速都没有超过160km/h,也是足够满足一台纯电动汽车所需要的最高时速了。
但一台汽油机的话,大部分家用量产车的发动机最高转速每分钟6000转左右,相比电动机来说,汽油发动机的转速低了很多。所以当速度=转速/传动比*车轮周长这个公式中,转速达到最大速度依旧不够时,就只能让传动比变小,从而获得更高的速度了。
用一个例子来说明,如果一台汽油车,传动比和上文提到的电动车一样为11.4的话,经过计算,在转速最高(6000转)的时候,由汽油机驱动的车只能获得67.5km/h的车速,这是远远无法满足日常驾驶的,所以想要获得更高的速度,就需要改变传动比了,比如让传动比达到3.4,汽油机在6000转时就能达到225km/h的速度了。
但在3.4这个传动比下,如果汽油发动机需要将速度降到20km/h行驶的话,经过计算,此时发动机的转速仅仅是530转/分钟,比发动机怠速运转的时候还要低,是无法维持运转的。相信大家在开手动挡的时候,都有过这样的体验,在高档位的时候将速度降到很低,如果不及时换挡的话很容易憋熄火,即便没有熄火,再加速也是非常无力的。
所以,通过以上的计算可以看出,汽油发动机想要实现更宽的车速范围,就需要更多的档位、不同的传动比来保证功率的输出,满足车辆在不同车速下的行驶状况。而且挡位越多,可选的传动比就越多,车辆提速的过程就更平顺,发动机不用经常工作在高转速区间内,油耗也就更低,这也解释了为什么变速箱厂商们拼命在增加档位数。
但是电机的转速高,转速范围广,效率高,低转速的扭矩就足够大,可以用单一传动比就实现0-200km/h的速度区间,无需再加入多档位的变速箱设计,可以一档走天下。
「但是不是说电动车就完全不需要多档变速箱?」
也不是这么绝对,在电动方程式比赛中,FE赛车们还是有不少采用了了多档变速器的。比如奥迪车队的FE赛车就使用了一台三挡变速器,因为电机虽然效率高,峰值扭矩输出快,但在转速比较低的时候,还是有一段输出功率的爬升曲线。
所以,对于赛车来说,尽快达到最大功率的输出,让电机转速提升更快有利于获得更好的圈速成绩。所以它们会在车内加入多档变速器,使得车辆获得更快的加速,更快达到峰值功率。多档位的纯电动车相比单一档位的纯电动车,在起步或者低速过弯时会有更好的加速响应。
「那家用电动车为什么不考虑加入多档位变速箱?」
主要还是成本和体积的问题。
传统变速箱的设计复杂,成本高,体积大,即使设计得再精密也存在效率损耗。对于电动车来说,没有必要为了一点点的改良而加入这么一个费成本,占空间,又还损耗续航里程的机械结构。省下变速箱的空间还可以用来安放更多的电池包,提升纯电动车的续航里程。
当初特斯拉的第一个车型Roadster的最初设计是180kW电机+2档变速箱,但是由于变速箱质量和体积等多种原因,后来改款的时候取消了2挡变速箱,直接采用了更大功率的215kW的电机配单速变速箱。
同时,是否选用多挡变速箱也取决于其搭配的电机类型。体积小的电机,扭矩低,需要用多挡位变速箱作为补充,比如很多插电式混合动力车的电机功率很小,传统汽油机的变速器会在电机工作时也介入工作。但是对于大多数纯电动车上使用的大电机来说,转速高扭矩大,只用单速变速箱就好了
⑵ 电动自行车变速原理
电动车变速原理是“霍尔转把原理”。
霍尔效应在应用技术中特别重要。霍尔发现,如果对位于磁场(B)中的导体(d)施加一个电流(Iv),该磁场的方向垂直于所施加电压的方向,那么则在既与磁场垂直又和所施加电流方向垂直的方向上会产生另一个电压(UH),人们将这个电压叫做霍尔电压,产生这种现象被称为霍尔效应。
好比一条路, 本来大家是均匀的分布在路面上, 往前移动。当有磁场时, 大家可能会被推到靠路的右边行走。故路 (导体) 的两侧,就会产生电压差。这个就叫“霍尔效应”。根据霍尔效应做成的霍尔器件,就是以磁场为工作媒体,将物体的运动参量转变为数字电压的形式输出,使之具备传感和开关的功能。
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霍尔器件通过检测磁场变化,转变为电信号输出,可用于监视和测量汽车各部件运行参数的变化。例如位置、位移、角度、角速度、转速等等,并可将这些变量进行二次变换;可测量压力、质量、液位、流速、流量等。
霍尔器件输出量直接与电控单元接口,可实现自动检测。如今的霍尔器件都可承受一定的振动,可在零下40摄氏度到零上150摄氏度范围内工作,全部密封不受水油污染,完全能够适应汽车的恶劣工作环境。
⑶ 除了单级变速箱,纯电动车还有更好选择吗
相对于传统类型的车辆来说,纯电动汽车安装单级变速箱主要还是在于车辆的电机转速高,并且在工作的时候转速范围广,低转速就有高扭矩,所以从静止到极速的过程,只需要简单提高转速就可以完成了,无需改变传动比,也就无需换挡。
相信未来,随着技术的不断成熟,多档变速箱将会率先涉足电动车市场,然后再向普通经济型电动车市场过渡。
⑷ 电动汽车 为什么 要用CVT
因为适合呗 个人认为cvt都浪费 像丰田鼓捣出来的那种e-cvt(动力分配器)就够用了 或者类似比亚迪那种电控四马达四驱 有个变速箱是不是很多余
⑸ 电动车高低挡是齿轮变速吗
你说的是理想状态,电动车的电机是无极调速,是调速里目前效率的最高,任何机械的都有效率问题,都达不到100%,增加一次调速就加上一些损耗。摩托车、汽车的发动机没有这么宽的速度范围,所以要用变速箱,自动挡的也是由电磁阀来换挡的。
以前的老的电动车由于技术不成熟,所以还有带齿轮的,现在的技术成熟了,所以不用机械调速了。
我还想说楼上回答的哥们,别提日本就和亲爹似地,他们也有过期的技术。拿个洋破烂就认为高级,那只能说你没见识。
⑹ 为什么说电动汽车不配拥有变速箱
电动车可以不用变速箱,是因为电动机的工作原理和内燃机完全不一样的。
昆明理工大学有论文,《中国电动汽车产业发展研究》上面有讲到。
电动汽车的驱动电动机属于特种电动机,它有比较宽的调速范围、较高的转速以及足够大的启动转矩。
体积小、质量轻、效率高,而且有动态制动强和能量回馈的性能。
就好比说,学霸成绩非常地好,应付一般的考试:“复习?不存在的!”不需要复习的。
装配变速箱反而使得控制变得更复杂
除此之外,电动车还可以通过改变交流电的相序,直接让电动机倒转来实现倒车,所以倒挡也不要了。
那么电动机,倒挡不要的,往前开,一脚踩到底都是够的,那你要什么变速箱呢?
如果说加入变速箱,反而有可能会带来一些其他的麻烦,尤其是对于带有多个电动机的车型来说。
电子科技大学有论文,《电动车整车行驶控制系统设计研究》上面有讲到。
电动汽车的驱动形式有很多种的,主要是前轮驱动、后轮驱动。
形式上有2种,一种是:离合器、变速箱、差速器都有的。还有一种是:只有减速器和差速器的。
如果说,带有变速箱的话,它让这个控制变得非常复杂,再加上成本的原因。
所以一般来说电动车是不带变速箱的,带了没什么好处,反而是增加成本和难度,甚至是故障率。
⑺ 更换电动汽车变速器油时,加注量是多少
这个不能一概而论的,每款变速器齿轮油量都是在整车设计时就定好的,在保养手手册或者用户使用手册上一般都是有说明的,出于对车的爱护,建议按手册说明操作;
需要说明的是变速器设计时一般都有观察油口(大部分是一个螺栓),而且很多观察油口就是标准油量口:意思就是加油的时候加到刚好从这里漏出代表齿轮油量已经达到要求了;
车辆在保养更换齿轮油时,实际加注量会比手册上说的要少,因为旧的油是无论如何也不可能完全排出,或多或少总有残留,所以当油从观察孔漏出而没有达到手册上要求的油量时,不用担心有什么问题而应该立即停止加油以免浪费。记住一个道理:齿轮油并非越多越好,满足要求即可。
⑻ 日本中小企业为什么发力中国纯电动车市场
据7月31日报道,瞄准纯电动汽车(EV)在中国的普及,日本的中小企业正加速扩大中国业务。在排放规定和燃效标准愈发严格的中国,以当地企业为中心,各车企纷纷推出纯电动汽车。纯电动汽车存在的续航距离等技术课题还比较多,想解决这些问题的需求强烈。拥有高技术实力的日本中小企业将挑战开拓中国市场。
开发赛车用零部件的日本大阪的繁原制作所2017年接到了中国10家汽车相关企业关于设计和试制纯电动汽车用变速箱的业务委托。繁原制作所从事制造对精度要求很高的赛车用零部件,其设计和加工能力被中国相关企业看好。
被称为车载继电器的电装部件的开关需要具备在温度变化和振动等使用环境恶劣的车内也能长期使用的耐久性。纯电动汽车的电装部件也会增加,因此将扩大面向当地零部件企业等的供货。
2016年中国纯电动汽车销量达到24万辆,规模占全球市场的半壁江山。中国政府作为环保政策的一环对环保车推行优惠政策,为销量扩大提供了支撑。另外,2018年还将强制要求车企销售一定数量的纯电动车等环保车。电池和马达等相关零部件的需求也在大幅增长。
另外中国还将强化乘用车的燃效限制,预计到2020年将采取和发达国家同等程度的严格标准。受政府一系列动作的影响,纯电动车的销售今后仍会继续增长。据东京的调查公司富士经济预测,到2025年纯电动车在中国的销量将达到86.8万辆,增至2016年的3倍以上。负责向整车供应零部件的当地厂家正在崛起,但也面临着许多技术和质量上的难题。以10年为单位来使用的汽车相关零部件在性能上的要求非常严格,涉足门槛较高。
另一方面,对于日本各零部件厂商来说,许多企业都在陆续涉足中国纯电动车市场,因此不受既有交易关系的羁绊,可以自由开拓。这也是吸引力之一。
⑼ 电动汽车为什么不用变速箱来控制转速
通俗的说,就是电机有一个特性,在输入的功率一定的情况下(也就是电压电流一定的情况下),转速越慢(一般是被外力所至)时,扭力越高。转速越高时(无阻力时),扭力越低(这时候一般是电机效率最高的时候),所以,当输入功率一定时,电机总是会自动的调整到到最高效方式来输出动力(这是上帝所赋予的规则,不费一毛钱的控制电路)。
上面那段话在实际的表现就是,当车是停止状态下时,你踩下油门,因为有惯性的阻力,电机自动的调整到你所给的油门所能达到的最高扭力,然后在加速过程中,在每一个时间 点,他总是自动的把扭力减小,而换取这个时间点最高的转速。
第二,他又可以高效的工作在高速区,这里要说一下,一般电机有高速电机,和高扭力电机,一般高扭力电机高效工作区是比较低速的,而高速电机一般扭力不行,但设计成可以达到非常高的速度,并且在高速时效率非常高,我以前看过一个视频,一个日本的实验室做出来的一个轮毂电机,他通过在转动时变换定子的磁线圈的个数及类型,来达到高扭力又高速的目的。