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发表于 2024-4-25 22:21:38
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电动汽车为什么需要减速器?
电机+减速器方案可以降低驱动系统的整体重量和制造成本,目前两种方案同时存在,但电机+减速器的方案偏多。
例如,电机+减速器+后桥的方案用来代替电机+后桥方案(卡车),带减速器方案的整体重量比不带减速器的方案的整体重量轻了至少100kg,成本降低了1万多元。
如果电动汽车没有减速器的话,输出到轮的扭矩太小,尤其是爬坡等需要大扭矩的情况就很难满足了。而日常使用,绝大部分时间都是在平路上行驶,如果选大扭矩的电机,价格会极高,整车性价比就下去了。
车轮转速常用区间是0rpm(起步)到1000rpm(车速100km/h左右),特别是城市里常有的50km/h的车速,(对应轮速500rpm)现在大部分民用电机,在这个转速区间并没有很高的效率,选择可以是使用更高功率电机,通常意味着几倍的成本增加。齿轮箱主要作用是减速和增加扭矩,便是一个低成本的解决方案。
如果电机直驱,不仅需要复杂的算法匹配转弯半径和轮速差,更困难的是动态保持轮子实际转速和理论一样(两个轮子,同时按照理论设计)否则不能避免轮子打滑,造成不必要的风险。从成本和技术成熟度来说,现在还是电机+齿轮箱的天下。
所以目前和未来短期内,一定是高速电机加减速器的方案主导市场。
以一个经典车型为例来进行分析:特斯拉的第一个车型Roadster的最初设计是180kW电机+2档变速箱,后来由于变速箱生产质量的问题,被迫采用了固定齿比减速器,但为了达到相同的动力性能,使电机功率增大到240kW才能达到相同的性能。
特斯拉Model S P85可以轻松赢在起步,但在中后段加速却频输对手。究其原因,问题就出在特斯拉匹配的单级变速箱上:它使特斯拉始终在一挡上行驶,完成从起步到最高时速的行驶。
这相当于开一辆燃油车,用一挡起步后不换挡,直到转速被拉高至红线区,发动机不能回到最佳扭矩输出区间,再加速能力被大幅削弱。
采用单档减速器时,纯电动乘用车的动力性能完全取决于驱动电机,对驱动电机性能的要求较高,即要求驱动电机既能在恒转矩区提供较高的驱动转矩,又能在恒功率区提供较高的转速,以满足车辆加速、爬坡与高速行驶的要求。
单级变速箱不间断的动力输出对起步加速有利,但却不利于车辆的经济性与舒适性。尤其是为追求性能采用高转速电动机的Model S,它配置的高转电动机功耗较大,并且单级变速箱一挡大齿比,造成车辆巡航状态也处于较高的转速临界点,经济性不高。
当电动汽车的速度到达极限之后没有提升空间,所以的速度受到制约,高速经济性不高。同时,采用单挡减速器不利于高电驱动总成系统的效率,这是因为单一传动比通常无法同时兼顾纯电动乘用车的动力性和经济性,行驶过程中驱动电机多数情况下无法处于高效率工作点,尤其是在最高或最低车速以及低负荷条件下,驱动电机效率一般会降至 60-70%以下,严重浪费了车载电能而减少续驶里程。
以上回答了电车减速箱的重要性。电车减速箱为什么大多是固定减速比的。电动机的最大转速提高能给车辆性能带来什么好处。
电动汽车减速器在工艺和制造方面的难点在哪里?
电机目前的技术可以做到功率密度非常大,难点在减速器,高速的大传动比体积小巧的减速器,设计、制造水平都要很高,目前很难制造。
在6000RPM到15000RPM区间的减速器,噪音、发热量、密封、轴承都是技术难点,要保证减速器在高速、无冷却、长时间持续运行,。
下面的太专业,略。
可见电车减速箱也不简单,但完全能做出来并已经规模化制造。
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