在“纠结”中获得答案——电动汽车是否需要加装变速器
对于电动汽车是否需要加装变速器这个问题,我们需要从不同的动力系统结构方案来探讨。首先,电动汽车概念是涵括常规混合动力汽车、插电式混合动力汽车、增程式混合动力汽车、纯电动汽车和燃料电池汽车等,因此,这个问题不能一概而论。
对于常规混合动力汽车,一般需要加装内燃机并匹配相应的变速器。决定加装变速器的一个重要原因是发动机在不同转速、负荷下的工作效率差别很大,通过加装变速器,可以实现发动机工作点的调节和优化,从而使发动机工作在高效区,提高了车辆燃油经济性总体水平。
对于纯电动汽车,动力系统匹配时,电机的特性曲线形状主要由车辆最高车速、爬坡能力、加速时间等动力性要求决定。在电机重量和成本增加空间受限情况下,可以考虑加装变速器,从而既提高车辆最高车速,又缩短车辆加速时间。但是,对于大部分纯电动汽车,通过合理设计电机特性曲线,匹配减速器减速比,在车辆加速能力好情况下,其最高车速也可以设计在时速150公里以上,基本上能够满足市场需求,因此没有必要加装变速器。
值得注意的是,虽然电机和内燃机均存在效率场,但发动机低效区的效率远远低于高效区的效率,而电机在其效率场内效率变化没有发动机那么明显,其高效区比例远大于发动机高效区比例,这也决定纯电动汽车不是非常必要加装变速箱。但是,通过加装变速器可以减少电机工作在弱磁控制区域,并使其在车辆起步加速时减少以铜损为主的功率消耗,快速进入高效区,从而使电机大部分时间工作在高效区,提高了车辆动力传动系统效率。
从电机及电机控制单元设计角度分析,加装变速器的纯电动汽车,可以减少电机工作在弱磁控制等工况下的IGBT等功率开关单元工作电流,这应有利于提高电机及控制器单元的寿命,同时可以减少对功率单元元件的性能要求,有利于降低电机及控制单元的成本。