特斯拉考慮在自己的第一輛車Roadster上配備2級雙速變速器,但是在第三次裝載測試時,研究開發的方向變成了現在的單速變速器,主要原因還是解決不了穩定性問題和成本問題,這對於單速變速器來說,結構簡單、成本低、故障率小等優勢是許多汽車企業的第一選擇,因此,現在的市場上不管是幾萬元的純電動汽車還是百萬級的純電動汽車,都採用了單速變速器。
為什麼都用單速變速器?主要根據馬達的特性而不同,馬達一開始就可以輸出全功率,也不需要空轉等,另外,馬達的旋轉間隔範圍比發動機高,一般旋轉700-1000圈以上,一速變速器可以降低馬達的旋轉速度,向車輪傳遞動力,因此馬達在最大輸出時可以保持寬的旋轉速度區間,基本上可以滿足汽車在各個方面的動力,所以用固定齒比的單速變速器就足夠了。
但是,單速變速器有缺點,電動汽車的速度達到極限後,空間不提高,速度也有限制,所以高速經濟性並不是很高,固定功率處於相同狀態,相反採用異步電動機的純電動汽車在速度方面更快,所以搭載固定齒比的單速變速器在速度上達到極限後就不會再上升。
事實上,隨著現有技術的發展,除了埃克維爾ZF著手研發純電二速變速器之外,其他著名的變速器企業也正在朝著這個方向進行研發測試,其中世界聞名的FormulaE電動大獎賽,一定有所有喜歡賽車的朋友都看過,那個電動汽車競賽的變速器是英國製造商Hewland提供的5段構造的變速器,以方向盤的形式移動,賽季開始FIA是不允許隊伍調整齒比和自己設計變速器,直到最近的一些季節,FIA對變速器放,可以讓車隊設計變速器,但是結果是比賽,目的是為了發揮比賽的界限水平而加快速度。
對於民用純電動汽車,採用多級變速器的好處在哪裡?我認為多層換檔的核心目的是,除了提高更好的車輛性能狀態外,還需要提高車輛的經濟性,但是,排班多並不是一定好的意思,結果,因為必須考慮傳輸的體積大小,所以移位多的話體積也會變大,對電動汽車來說,電池的容量也有影響。
多級變速器與固定級變速器相比,動力輸出損耗小,可以提高馬達的動力輸出效率,這也是像ZF和GKN這樣的變速器製造公司要求的重點,但是考慮到輕量化和體積問題,變速器也不能沒有限制地增加變速,這樣的手動傳輸是不可能的,因此,技術人員可以通過增加速度範圍合理的多階段變速器來優化馬達的動力輸出,這不僅能提高經濟性,還能使發動機保持加速性能。
2段變速器除了能持續馬達的加速性能外,還能增加一定的續航距離,其中2段變速器對齒輪比的調教也非常講究,在一段模式下,在滿足汽車爬坡要求的同時,還具備常用低速時間段的電機運動高效率區間,在二段模式中,以最高速度降低馬達輸入軸的旋轉速度,同時在滿足正常高速運轉時控制馬達的旋轉速度,是運轉效率高的區域,另外,在牙齒比的調教中,也必須考慮齒輪變速中的平移性,過大的1比的速度比和過小的2比的速度比,齒輪變速中的馬達輸出整體的功率不能維持平衡,有可能影響平順性。