Есть ли коробка передач в электромобиле?
Когда впервые садитесь за руль электромобиля, то можете заметить, что рядом с вами нет коробки передач. А когда разгоняете и замедляете электрический автомобиль, он не переключает передачи, как это сделано в обычных бензиновых или дизельных автомобилях. Это из-за того, что у них отсутствуют шестерни.
В электромобилях нет коробки передач, а вместо этого у них только одна передача. Впечатляет то, как некоторые из них могут разгоняться. Например, Тесла Модель S может разогнаться 0-100 км/ч менее чем за 2,5 секунды, что делает его быстрее, чем большинство суперкаров.
Почему у электромобилей только одна передача?
Есть много причин, по которым у электромобилей только одна передача. Во-первых, электродвигатели вращаются со значительно большей скоростью, чем двигатели внутреннего сгорания. Типичный электродвигатель может развивать скорость до 20 000 об/мин, что намного выше предела 4 000–6 000 об/мин для обычных автомобилей.
Они не только обеспечивают оптимальную производительность в узком диапазоне оборотов, а остаются энергоэффективными во всем этом диапазоне. Электромобили почти мгновенно развивают максимальный крутящий момент с нулевых оборотов, поэтому у них нет определенного диапазона, подходящего для движения на низкой скорости или ускорения.
Причина, по которой обычные дизельные и бензиновые автомобили нуждаются в коробке передач, заключается в том, что эти двигатели способны генерировать полезный крутящий момент и мощность только в узком диапазоне оборотов двигателя.
Различные передаточные числа помогают обычным двигателям оставаться в этом «диапазоне мощности» на разных скоростях движения. Вот почему бензиновый автомобиль легко разгоняется до 33 км/час на первой передаче, но не будет двигаться быстрее, не достигнув предела оборотов двигателя или «красной черты». По той же логике вам будет сложно ускориться на шестой передаче, так как это передаточное число рассчитано на круиз на более высоких скоростях.
Электромобили могут развивать максимальную скорость на одной передаче. Инженеры выбирают передаточное число, обеспечивающее хороший баланс между ускорением и максимальной скоростью. Выберите слишком низкое передаточное число, и двигатель будет разгоняться очень быстро, но может быть ограничен низкой максимальной скоростью. И наоборот, если инженеры выберут чрезвычайно высокое передаточное число, передача может быть оптимальной для работы на максимальной скорости, но при этом пострадает ускорение.
Могут ли электромобили иметь более одной передачи?
Несмотря на все вышесказанное, у некоторых электромобилей есть многоскоростная коробка передач. Некоторые команды, участвующие в серии электрических гонок Formula E, использовали свои автомобили с трехступенчатой коробкой передач.
Хотя максимальная выходная мощность автомобилей ограничена 170 кВт, скорость, с которой они достигают этого уровня, имеет решающее значение. Некоторые команды, например Audi, использовали автомобиль 2017 года с трехступенчатой коробкой передач. Установка коробки передач помогла электромобилю немного быстрее достичь максимальной мощности. Однако в сезоне 2023 года команда решила использовать высокоэффективную трансмиссию с одной передачей.
Для дорожных автомобилей инженерная компания GKN Driveline представила двухскоростной электрический привод eTwisterX. Проще говоря, добавление второй передачи обеспечивает лучшее ускорение и максимальную скорость, чем односкоростные электрические приводы.
Для ускорения на малых скоростях электромобиль переключается на первую передачу, что помогает ему быстрее стартовать. При движении по автомагистрали электромобиль автоматически переключается на вторую передачу для лучшего движения на высокой скорости и более высокой максимальной скорости. Подобная установка используется в высокопроизводительном электромобиле Porsche Taycan .
Означает ли это, что у гибридных автомобилей есть электродвигатель с более чем одной передачей?
Большинство гибридов имеют стандартный электродвигатель с одной передачей, так как он дешевле и менее сложен в производстве. И агрегаты с одной передачей очень мало уступают с точки зрения производительности или эффективности, что снижает потребность в двух- или трехступенчатой коробке передач. Двигатель внутреннего сгорания в этих автомобилях обычно передает свою мощность через обычную автоматическую коробку передач или коробку передач CVT.
Каковы преимущества использования только одной передачи?
С точки зрения производства, самые большие преимущества использования всего одной шестерни для работы электродвигателя — это стоимость и простота. Установка системы трансмиссии с несколькими передачами увеличивает стоимость и сложность, что увеличивает общую цену автомобиля.
Учитывая, что электромобили уже стоят больше, чем дизельные и бензиновые аналоги , маловероятно, что производители захотят повышать цену. Это верно, так как одна передача уже оптимальна для большинства электромобилей и обеспечивает такую же или даже лучшую производительность, чем могут предложить обычные силовые агрегаты.
Как работает коробка переключения передач в электромобиле
Трансмиссия в электромобиле — особая тема. До сих пор электродвигатели автоматические КПП, которые не требовали переключения передач. Но для повышения эффективности производители разрабатывают новые решения. Они должны быть лучше приспособлены к высокой производительности двигателей. Электронные системы управления играют важную роль в распределении мощности и реагировании на изменяющиеся условия.
Электрические транспортные средства дают нам довольно новый опыт вождения. Отчасти потому, что они тихие. С другой стороны, электроприводы достаточно мощные, в зависимости от модели. Они обеспечивают максимальный крутящий момент в любой ситуации при движении. Кроме того, они снимают работу с плеч водителя: ему не нужно переключать передачи, потому что передаточное число постоянно меняется. Поэтому дрожание или задержки во время переключения передач также уходят в прошлое. Бесперебойная мощность крутящего момента также делает электромобили высокоэффективными.
Меньше механики — меньше износа
По сравнению с двигателем внутреннего сгорания, механика электродвигателя менее сложна. Одной из причин этого является то, что она не требует классической механической коробки передач и, следовательно, не требует переключения передаточных чисел. Следовательно, затраты на амортизацию также снижены.
Еще одним преимуществом автомобилей с электроприводом является возможность индивидуальной установки двигателей благодаря их компактной конструкции. Это также возможно во многих гибридных моделях: в дополнение к переднему мотору и приводу, они также имеют один или несколько электродвигателей на заднем мосту для привода задних колес. То же самое относится и к чисто электрическим автомобилям, в которых энергия распределяется индивидуально на колеса через различные электрические узлы.
Отдельно управляемый полный привод
Без центральной передачи двигатели в электромобилях могут использоваться более гибко и адаптироваться к динамическим требованиям. Нередко электромоторы устанавливаются на обе оси или даже на все четыре колеса. Например, Tesla Model S в стандартной комплектации имеет полный привод. В отличие от двигателей внутреннего сгорания, энергия не передается от двигателя к осям через трансмиссию при помощи сложной механики. Вместо этого, Tesla имеет электрический двигатель на каждой оси, с контролем крутящего момента отдельно.
Аналогичная ситуация складывается и с новым Audi e-tron, внедорожником класса люкс с электроприводом: здесь кватропривод работает с одним электромотором на переднюю и заднюю ось. Трансмиссия e-tron от Schaeffler была разработана специально для электромобилей и установлена как в параллельном, так и в коаксиальном исполнении. В то время как коаксиальный вариант приводит в движение задние колеса, осевой параллельный вариант отвечает за полный привод.
Еще одним преимуществом электромобилей является то, что передача энергии может реагировать быстрее — благодаря чисто электронной обработке и передаче на соответствующие двигатели которые находятся на переднем и заднем мостах.
В Audi требуется всего 30 миллисекунд, чтобы двигатель реагировал на изменение ситуации и, например, чтобы обеспечить незаметное вмешательство тормоза при недостаточной поворачиваемости или дополнительную мощность для колес. Добавление второй ведущей оси также занимает всего миллисекунды. Audi использует для этого множество электронных датчиков и блоков управления, которые работают гораздо более детально, чем обычные приводы.
Новые передачи специально для электромобилей
В то время как Audi e-tron, как и модели Tesla, оснащен одноступенчатой коробкой передач, поставщики и специалисты по трансмиссиям уже работают над специальными разработками для электромобилей.
Jaguar I-Pace, внедорожник с электрическим приводом, имеет раздаточную коробку, которая электронно управляет крутящим моментом и распределяет на каждое колесо столько мощности, сколько необходимо в соответствии с условиями вождения. Этот тип управления намного эффективнее, чем механический дифференциал.
Как и немецкий специалист по трансмиссиям Schaeffler, производитель Kreisel Electric из Австрии разработал двухскоростную трансмиссию специально для электромобилей. Одним из важнейших требований при разработке является высокая производительность при малом весе. Компания известна инновационными решениями в области электромобилей и, в частности, электрифицировала модель Mercedes-Benz G для Арнольда Шварценеггера.
Новая разработка будет использоваться в спортивных электромобилях. Kreisel хочет построить электрический спортивный суперкар на базе исторического спортивного автомобиля. Новая автоматическая трансмиссия предназначена для высокопроизводительных диапазонов и должна работать совместно с аналогичной новой, особенно легкой, батареей. Она должна иметь возможность переключать передачи в течение четверти секунды. Для этого он будет оснащен электрическим масляным насосом со встроенным масляным резервуаром.
Встроенный дифференциал ограниченного проскальзывания передает энергию без перебоев даже на скользких дорогах. Модульный интерфейс позволяет использовать широкий спектр компоновок двигателя и трансмиссии. Мощность до 600 кВт и крутящий момент 900 Нм должны быть обработаны без повреждений. Текущий прототип, копия исторического гоночного автомобиля Porsche, весит 1100 килограммов и имеет 490-сильный электрический мотор.
Варианты применения новой трансмиссии
Новые трансмиссии отличаются большей гибкостью и изменчивостью. Они используют большое количество датчиков, которые передают все рабочие данные в режиме реального времени в центральный блок управления. Двигатели могут быть индивидуально сконфигурированы и использованы. Одна или обе оси имеют привод; на каждую ось может работать один или два двигателя. Это обеспечивает гибкие решения, особенно когда требуется большой крутящий момент. Новая трансмиссия от Kreisel, например, будет работать не только на специальных проектах, таких как суперспортивный автомобиль, но и на коммерческих автомобилях, таких как фургоны массой до 3,5 тонн или грузовики и автобусы массой до 15 тонн.
Поставщик автомобилей GKN Driveline также разработал двухскоростную коробку передач специально для электромобилей, которая может работать с более широким диапазоном мощности. Первоначально установленный в электрическую версию Jeep Renegade, он предназначен для обеспечения не только лучшего ускорения и более высоких скоростей, но и более длинных дистанций. Джип ездит благодаря электродвигателю мощностью 120 кВт. Как и в коробке передач с двойным сцеплением, шестерни изменяют фрикционное соединение. Дополнительными преимуществами этой трансмиссии являются более низкие потери энергии благодаря коаксиальной конструкции и так называемой векторизации крутящего момента. Это распределяет крутящий момент на отдельные колеса, что позволяет лучше и точнее работать на кривых участках и предотвращает типичную недостаточную поворачиваемость.
Новые разработки в области трансмиссии делают электромобили более эффективными. Повышение мощности двигателей может быть реализовано лучше. Одно из изменений, к которому традиционалистам уже сегодня приходится привыкать, касается старой доброй механической трансмиссии классических автомобилей. Вряд ли она вернется и в электромобилях будущих поколений.
Источник https://1electrocar.ru/princip/est-li-korobka-peredach-v-elektromobile.html
Источник https://electromobil.space/elektronovosti/kak-rabotaet-korobka-perekljucheniya-peredach-v-elektromobile/
Источник