新能源车为什么不加变速箱解决高速高耗电的问题?
说明这个问题前要明确一下两点:第一这里所讲的新能源车其实不包括日系的强混和欧美系的弱混,比亚迪的三模混动这样的车型,因为混动这条技术路线上没有绕开内燃机和传统变速箱,所谓高速高耗电表现更突出的是纯电动车。
第二,纯电动车本身很多就已经有变速箱,只是这个变速箱与燃油车变速箱有明显不同,它的档位很少,目前最多到2挡,作用并不是为了省电,而是为了提高性能。
先说第一个纯电动车在高速上为什么更加耗电,理解了这个再谈变速箱。
需要了解车辆行驶时需要克服的主要是空气阻力,空气阻力=风阻系数×空气密度×车头正面投影面积×车速平方÷2,这也是为什么整车设计都非常最求风阻系数越低越好的原因。
根据这个原理,车速越快,阻力越大,而传统内燃机动力车辆采用了发动机加变速箱的动力组合就是为了在不同道路条件下的实现最佳传动效率,同时也可尽量利用机械能与热能之间的转换等因素减少燃料消耗。
传统内燃机动力的发动机与变速箱之间的动力传递有多种档位(CVT也可理解为有虚拟档位),在高速公路路况下,挂上直接档或超速档即可实现在发动机输出较小功率及扭矩的情况下就能使车辆保持较高的行驶速度。
这是由燃油发动机的工作特性决定的,绝大多数的主流家用车内燃机在5000-7000 rpm时的热效率最高,这就是燃油车的最佳经济时速,这个速度一般都在80公里/小时以上。
而纯电动车的最佳工况与燃油车区别很大,驱动电机采用交流机制,最佳工况在2000-3000 rpm,纯电车在50-70公里/小时这种中低速时就位于这个转速范围内,电机的效率最高,自身阻力也最小,没有特别刺耳的高频噪音。
但是当速度上升到100公里以上时,需要克服的空气阻力增加,电机需要增加转速提升功率,此时电池组需要增加输出电流,所以在100公里/小时以上时,电机内部阻力增加,表现出来的是噪声明显加大,此时纯电车的能耗就会速明显增加。
而且电动车普遍装备了制动能量回收装置,在城市中低行驶区间,这种能量回收能发挥作用,而在高速公路上,基本不制动或很少使用,制动能量回收无法发挥作用,能回收的能量就少。
第二再说变速器方面。
早期电动车驱动电机的技术条件控制相对简单,所以会配变速器增加调速灵活性,后期有些车型电机性能提高,也更加灵活可以直接驱动车轮,不过多数四驱电动车都会增加变速器用来协调动力输出。
有没有解决电动车高速能耗偏大的方案呢?
在现有技术条件下还没有提出创新型的技术解决方案,只能通过用三合一甚至多合一的驱动单元提高效率,降低内部损耗,提高电池组容量,增加续航,增加充电基础设施建设,提高密度等。
未来重点突破的应该是在电机方面,扩展其最佳工况裕度,适应更多工况对输出扭矩和功率的需求才是彻底解决的方案。