最近看了网上有人说,电动车高速电耗大是因为没有变速箱的缘故,看了此我简直想。。。。。。。
算了,我还是来说说这个变速箱吧。
在我们一般日常生活中,比较常见的传动方式有齿轮传动、链传动、皮带传动以及流体传动。而我们常见的汽车变速箱呢就是齿轮传动,当然也有例外,那就是CVT变速箱,他属于皮带传动。
变速箱从字面上就能够理解,变速嘛........就是调节转速,但在调节转速的同时也在放大或缩小发动机或者电动机的转矩。我们大家都知道无论是发动机也好,电动机也罢,他都是有个最大转矩值的。下面就是搜罗的一些车型的最大扭矩,车型大小高低贵贱都有。
序号 | 燃油车 | 发动机最大扭矩 | 电动车 | 电机最大扭矩 | |
1 | 威驰1.5 | 138 | 宏光mini | 85/110 | |
2 | 宝骏310 1.2 | 112 | QQ冰淇淋 | 85 | |
3 | 悦翔1.4/1.5 | 135/145 | 小蚂蚁 | 120/150 | |
4 | 现代悦纳1.4 | 132 | 思皓E10X | 95/150 | |
5 | 飞度1.5 | 155 | Kiwi EV | 150 | |
6 | POLO 1.5 | 145 | 奔奔EV | 170 | |
7 | 致炫1.5 | 139 | 领跑T03 | 155/158 | |
8 | 轩逸1.6 | 159 | 领跑C11 | 360/720 | |
9 | 宝来1.5/1.2T/1.4T | 145/200/250 | 哪吒U | 210/310 | |
10 | 卡罗拉1.5/1.2T | 148/185 | 哪吒V | 110/150/175 | |
11 | 福克斯1.5/1.5T | 153/243 | 欧拉好猫/好猫GT | 210/250 | |
12 | 思域1.5T | 180/240 | 大蚂蚁 | 295 | |
13 | 帝豪1.5 | 147 | 微蓝 | 265 | |
14 | 英朗1.5/1.3T | 141/230 | AION S | 350 | |
15 | 红旗H5 1.5T/1.8T | 258/320 | AION V | 350 | |
16 | 雅阁1.5T | 260 | AION Y | 225 | |
17 | 凯美瑞2.0/2.5 | 210/250 | 合创Z03 | 225 | |
18 | 天籁2.0/2.0T | 197/371 | 小鹏P5 | 310 | |
19 | 迈腾2.0T | 320/350 | 小鹏P7 | 310 | |
20 | 蒙迪欧2.0T | 376 | 几何A | 310 | |
21 | A4L 2.0T | 270/320/370 | 海豚 | 180/280 | |
22 | 雷克萨斯ES2.0/2.5 | 208/243 | 宋pro新能源 | 316/325 | |
23 | 宝马3系2.0T | 250/300/400 | 汉 | 350/700 | |
24 | 宝马5系2.0T | 290/350 | 理想one | 455 | |
25 | A6L 2.0T /3.0T | 320/350 /500 | 问界M5 | 360/675/720 | |
26 | 奔驰C级1.5T | 250/300 | EC6 | 610/725 | |
27 | 红旗H9 2.0T/3.0T | 380/400 | ID.3 | 310 | |
28 | A8L3.0T /4.0T | 450/500 /660 | ID.4 | 310/472 | |
29 | 奔驰S 2.5T /3.0T | 450/500 /520 | ID.5 | 310 | |
30 | 宝马7系2.0T/3.0T/6.6T | 400/450/850 | 非凡ER6 | 280 | |
31 | 保时捷911 3.0T/3.8T | 530/800 | 岚图FREE | 520/1040 | |
33 | 奥迪R8 | 570 | MODE 3 | 340/659 | |
34 | 魅影6.6T | 870 | MODE Y | 440/559 |
要了解变速箱,我们就要了解一些基本的物理知识。首先就是牵引力,说简单点,就是汽车那么大个物体,需要多大的力才能拉得动。然后我们将这个牵引力再算到轮胎上,因为轮胎有大小,所以其滚动半径也不一样,所以轮上转矩也不一样,这个算法暂时不计算风阻,就算纯粹的滚动阻力,也不算最大静摩擦力。
牵引力F=fs*m*G(此公式适用于物体做匀速直线运动)
牵引力F= fs*m*G i*m*G(此公式适用于物体做匀速爬坡直线运动)
fs----------汽车行驶中,不同地面的摩擦力(沥青路0.014,砂石路0.020,卵石路0.025);
m----------汽车质量;
i----------坡度(i=h/lx100%。公式描述:公式中h为高度差,l为水平距离)
按这个算法,就算一个1.5吨的小汽车在一个平直的沥青路上牵引力需多少呢?
F=0.014*1500*9.8=205.8N
也就20公斤的力,这让我想起了过去开老桑塔纳打不着火的时候,一个人就能推着的事;这也就能看出来光光使车在平路上动起来,实在不需要多大的力,当然这个推车仅限于平路或下坡,上坡没干过。
我们再算算上坡所需要的牵引力需要多大,根据《公路工程技术标准》(JTG B01-2003)规定:各级公路的最大纵坡不应大于3%~9%,则上9%坡的牵引力
F=0.014*1500*9.8=205.8N 0.09*1500*9.8=1528.8N--------(9%坡)
F=0.014*1500*9.8=205.8N 0.2*1500*9.8=3145N--------(20%坡,一般小轿车要求)
9%的坡需要150公斤以上的力,这个力估计已经没有几个人能推得动了。
说了人推车,我们还是要回过头说汽车本身的事,要说变速箱;我们现在知道了整车的牵引力,那么这个牵引力按轮上扭矩算又是多少呢。目前的汽车轮胎,一般来说微型车用得比较小,滚动半径在0.25-0.28,基本上也是车越大,轮胎也越大。在目前追求视觉效果的影响下,轮胎也是越做越大,紧凑型车滚动半径0.3的也是随处可见(大概215的胎),我们按0.3的滚动半径计算,则轮上扭矩为
平路205.8*0.3=61.74N,
9%坡1528.8*0.3=458.6N
20%坡3145.8*0.3=943.7N
943N基本上超过了所有数车型的最大扭矩。所以就必须要变速箱,不然根本就爬不了坡。这就需要变速箱登场。
本篇主要说电动车的单速比变速箱,目前大多数的单速比变速箱传动比基本在8-10之间,而电机的最大扭矩都动辄2-300N,转速范围从0-10000rpm都没问题;纯电车的电机在宽转速范围内的效率都很高,无论是800rpm还是8000rpm,效率都能做到90%以上(我前面都有文章介绍)。这样经过固定速比变速箱的扭矩放大后,电车轮上扭矩基本都在1600N以上,这个扭矩,是足够能牵引一个车在平路跑,能够9%的坡上跑,能够爬20%的坡,当然这个是未计算高速风阻等因素。
那么风阻有多大呢?能不能克服高速的风阻呢?
风阻的计算公式Fw=1/16·A·Cw·v2(kg)
其中:
v为行车速度,单位:m/s;(不知道能不能看出公式,上面是速度平方,不是V2)
A为汽车横截面面积,单位:m2;
Cw为风阻系数
根据一般车型的计算,120km/h时的风阻大概是2倍的平路滚动阻力,到140km/h的时候就已经接近3倍了。速度越高,风阻是成倍增加,而不是成比例增加。
重要的事说三遍,这个老师要考:P=FV
功率=牵引力*速度
速度越高,所需要的功率越大,所以别再说电动车高速的效率低了,是高速需要的功率更大了。
再来说大家感受最深的加速度。
加速度,牛顿第二定律:F=ma,
a就是加速度,m是质量
如果a=0,那么就是匀速行驶,
加速度a=F/m,
按轮上扭矩1600N的话a=1600/1500=1.06m/s2
也就是说,不考虑轮胎能不能承受的话,一般点的电车加速度可以做到1G,当然速度越高,风阻越大;所有也只能说前半段可以,如果全段都是的话,基本上就是0-100加速2.7s以内吧。
最后好像都没说变速箱的啥事,就集中说一下了,齿轮传动的效率大概在0.94-0.99,单速比变速箱大概是二级传动,不考虑半轴万向节的损失的话,单速比变速箱的传动效率在0.88-0.98之间。而多档位的变速箱一般都3、5级传动,有的甚至更多,有的还有液力变矩器等等,所以其效率要低得多。而CVT和AT也只有85%的样子。
说了这么多,如有对错,还请指正交流