纯电动汽车变速器主要有哪些（鸡肋还是未来纯电动汽车变速器）

从定性的角度看纯电动汽车可以有变速器，但不是必须。带多档变速箱的优点有：

1.优化效率分配。电机的高效区比发动机宽很多，但也是有高低效区分的，通过调整速比可以使电机工作点更多的落在高效区。

2.同性能下成本优势或者同成本下性能优势。直驱方案为满足爬坡要求，需要把电机最大扭矩做的比较大，有变速箱可以选择高转速小扭矩电机，后者可以节省电机成本。而且高转低扭电机会比低转高扭电机有更宽泛的高效率区间分布利于实际工况效率提升。

但是，好的电机变速能力很强，调速范围广，变速控制在电机控制器内完成，犹其是轮毂电机，不需要变速器甚至是减速器。电动汽车的发展趋势是直驱，就是减少机械传动装置，电机直接驱动轮子，这样的好处是动力控制算法更加简单，车辆稳定性更好，故障率更低。

目前，国内大部分纯电动车都没有物理意义上的变速器，部分车在仪表上的档位显示实际上都是迎合消费者的模拟档位，电动机本身并不需要齿轮变速机构的辅助就能在各个转速下稳定工作。另外，纯电动车也不能搭载普通的变速器，主要原因是普通变速器的体积相对于电动车而言太大，本来电池组就把整个底盘空间占掉了，压根就没有足够的安放空间。其次是传动效率不够高，以传动效率较高的双离合变速器为例，实际传动效率在87%左右，这就意味着原本电池组100公里的续航里程，传到车轮后就只剩下87公里了。同时，考虑变速器的重量因素，可能也会使实际续航里程下降！鉴于以上情况，尽管拥有变速箱对纯电动汽车动力性有一定的提升，但市面上的纯电动汽车基本上都是单速变速器，或者说是只有主减速器。

到这里定性分析结束，一下为定量分析，如果感觉无聊可跳过过程，直接看末尾蓝字结论。

定量分析所用数据基于实际汽车改编，，，，也就是说与任何一款实际车型无关，如有雷同，纯属巧合。

1.1电机扭矩转速曲线设定

异步电机转矩可由表示，

异步电机转速转矩关系

其中：CE（a）为转矩常数、np为电抗、m为电机结构常数、Rs为电机定子电阻、Rr为转子电阻、Ls为定子电感、Lr为转子电感、fs为电源频率、s为转差率、n为转子转速、n0为磁场转速。

编写matlab程序：

function f=fi(f)

a=2;m=3;np=2;Rs=2.497;Rr=5.503;Ls=0.0217;Lr=0.0217;A=m*np/(2*pi);s=0.02:0.001:1;

fs=40;n0=60*fs/np;n=n0-s.*n0;B=2*pi*Lr*fs;

T=50*A*a^2*(Rr*fs*s./(Rr^2 B^2*s.^2));T1=fs*s./(0.01^2 2*s.^2);

plot(T,n);xlabel('T(N*m)');ylabel('n(r/min)');

hold on

fs=80;n0=60*fs/np;n=n0-s.*n0;B=2*pi*Lr*fs;

T=50*A*a^2*(Rr*fs*s./(Rr^2 B^2*s.^2));T1=fs*s./(0.01^2 2*s.^2);

plot(T,n);xlabel('T(N*m)');ylabel('n(r/min)');

hold on

fs=120;n0=60*fs/np;n=n0-s.*n0;B=2*pi*Lr*fs;

T=50*A*a^2*(Rr*fs*s./(Rr^2 B^2*s.^2));T1=fs*s./(0.01^2 2*s.^2);

plot(T,n);xlabel('T(N*m)');ylabel('n(r/min)');

hold on

得到结果：

不同输入频率下的电机特性

1.2有变速器的纯电动汽车

1.2.1动力特性

编写程序如下：

n=500:10:3500;r=0.315;i0=3.42;nt=0.85;G=1700*9.8;f=0.013;CDA=2.77;

m=1700;g=9.8;

a=2;M=3;np=2;Rs=2.497;Rr=5.503;Ls=0.0217;Lr=0.0217;A=M*np/(2*pi);s=0.02:0.003:0.92;

fs=120;B=2*pi*Lr*fs;

Tp=50*A*a^2*(Rr*fs*s./(Rr^2 B^2*s.^2));

for ig=[1.375,0.969]

ua=0.377*r*n/i0/ig;

Ft=Tp*i0*ig*nt/r;Fw=CDA*ua.*ua/21.15;

D=(Ft-Fw)/G;

plot(ua,D);

hold on;

end

f=0.0076 0.000056*ua;

plot(ua,f);xlabel('ua/(km/h)'),ylabel('D');gtext('I'),gtext('II');

legend('I','II','f');

两级变速器电动汽车动力特性

1.2.2爬坡度

编写程序如下：

n=500:10:3500;nmin=450;nmax=5000;i0=3.42;nt=0.85;G=1700*9.8;

f=0.013;CDA=2.77;lf=0.218;lw1=1.798;lw2=3.598;m=1700;

L=3.2;a=1.947;hg=0.8;

ig=[1.375,0.969];

ua1=0.377*r*n/i0/ig(1);ua2=0.377*r*n/i0/ig(2);

a=2;M=3;np=2;Rs=2.497;Rr=5.503;Ls=0.0217;Lr=0.0217;A=M*np/(2*pi);s=0.02:0.003:0.92;

fs=120;B=2*pi*Lr*fs;

Tp=50*A*a^2*(Rr*fs*s./(Rr^2 B^2*s.^2));

Ft1=Tp*i0*ig(1)*nt/r;Ft2=Tp*i0*ig(2)*nt/r;

Ff=G*f;

Fw1=CDA*ua1.*ua1/21.15;Fw2=CDA*ua2.*ua2/21.15;

i1=asin((Ft1-Fw1-Ff)/G);i2=asin((Ft2-Fw2-Ff)/G);

plot(ua1,i1,ua2,i2);xlabel('ua/ km/h')ylabel('i/%');

gtext('I'),gtext('II');

结果如下：

两级变速器电动汽车爬坡度

1.3无变速器的纯电动汽车

1.3.1动力特性

程序同两级变速器纯电动汽车，改变总传动比固定为i=3.762，总重m=1675kg。

n=500:10:3500;r=0.315;i0=3.762;nt=0.85;G=1700*9.8;f=0.013;CDA=2.77;

m=1675;g=9.8;

a=2;M=3;np=2;Rs=2.497;Rr=5.503;Ls=0.0217;Lr=0.0217;A=M*np/(2*pi);s=0.02:0.003:0.92;

fs=120;B=2*pi*Lr*fs;

Tp=50*A*a^2*(Rr*fs*s./(Rr^2 B^2*s.^2));

for

ua=0.377*r*n/i0/ig;

Ft=Tp*i0 *nt/r;Fw=CDA*ua.*ua/21.15;

D=(Ft-Fw)/G;

plot(ua,D);

hold on;

end

f=0.0076 0.000056*ua;

plot(ua,f);xlabel('ua/(km/h)'),ylabel('D');gtext('I'),gtext('II');

legend('I','II');

结果如下：

电动汽车动力特性

1.3.2爬坡度

程序同两党变速器纯电动汽车，改变总传动比固定为i=3.762，总重m=1675kg。

n=500:10:3500;nmin=450;nmax=5000;i0=3.762;nt=0.85;G=1700*9.8;

f=0.013;CDA=2.77;lf=0.218;lw1=1.798;lw2=3.598;m=1675;

L=3.2;a=1.947;hg=0.8;

ua1=0.377*r*n/i0/ig(1);ua2=0.377*r*n/i0/ig(2);

a=2;M=3;np=2;Rs=2.497;Rr=5.503;Ls=0.0217;Lr=0.0217;A=M*np/(2*pi);

s=0.02:0.003:0.92;

fs=120;B=2*pi*Lr*fs;

Tp=50*A*a^2*(Rr*fs*s./(Rr^2 B^2*s.^2));

Ft1=Tp*i0*ig(1)*nt/r;

Ff=G*f;

Fw1=CDA*ua1.*ua1/21.15;

i1=asin((Ft1-Fw1-Ff)/G);

plot(ua1,i1);xlabel('ua/ km/h')ylabel('i/%');

gtext('I');

结果如下：

电动汽车爬坡度

尽管从查阅的各种资料中很多都提到了纯电动汽车采用变速器将会对纯电动汽车的动力性带来提升，但在编写matlab文件进行实际计算之后得到的结果却是尽管最大速度范围有些许增大（127：113km/h）采用同种电机的纯电动汽车有无变速器对于动力性的影响并不大。考虑到变速器将会带来额外的重量带来的加速性能变差和续驶里程减小，以及成本的增加，在纯电动汽车上使用变速器目前并不是提升纯电动汽车动力性的最优方案。

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