纯电动汽车增加变速箱，是锦上添花还是画蛇添足？专业分析

变速箱是传统内燃机汽车的标配，却时常缺席于纯电动汽车。那么，电动汽车到底需要变速箱吗？本文从2个层面...



变速箱是传统内燃机汽车的标配，却时常缺席于纯电动汽车。那么，电动汽车到底需要变速箱吗？本文从2个层面来分析这个问题：

1.为什么电动汽车可以选配变速箱，而传统内燃机汽车必须配，没有选择权？

2.如果电动汽车可以选配变速箱，那么变速箱是锦上添花还是画蛇添足呢？

首先，为什么电动汽车可以没有变速箱？

与电动汽车的电机相比，内燃机是一个复杂得多的系统。经过上百年的改进，现代内燃机的性能已经相当强劲了。在武林中，内燃机就是一个高手，但是这个高手有几个弱点：

特点1.低转速下无法输出转矩(武林高手站着不动打拳，是没力的。必须边跑边打才有力)。

特点2.高转速下最大输出转矩急剧降低(跑太快了，也没力出拳了)。

综上，内燃机的可工作范围较窄，典型范围1000-4000rpm。

这会带来什么问题呢？首先，没法启动汽车；其次，不能兼顾低速或高速行驶(若减速器的减速比高，则只能低速不能高速；若减速器的减速比低，则只能高速不能低速)。第一电动网友“无往”在《电动汽车为什么不需要很多前进档？》中也表达了此观点。

变速器与离合器就是为了解决这两个问题而生：

1.离合器断开时切断阻力，使内燃机可以在无负载的情况下启动，进入舒适的“工作范围”。仅有离合器还不行，变速器也要挂在低速档，从而使内燃机有足够的输出转矩使车辆加速。

2.车辆在加速或在不同速度的巡航过程中，变速器要换到合适档，以使内燃机能够顺畅地工作。

而电动汽车的电机，与内燃机相比，有两个特点：

1.低速，甚至零转速下也可以输出很大的转矩。

2.工作范围特别广，典型范围0-7000rpm。(当然，以永磁同步电机为例，在高转速下，输出转矩也会逐渐下降)。

正是由于以上两点，即使没有离合器与变速器，电动汽车也是可以正常工作的。

这一层面问题比较简单，各方观点也达成了共识：没有变速箱，电动汽车照常可以跑，而内燃机就歇菜了。

而第二个层面的问题就比较复杂了。

对电动汽车来说，变速箱是锦上添花还是画蛇添足呢？

A)增加变速箱，会增加电动汽车成本？

B)增加变速箱，会增加电动汽车重量？

C)增加变速箱，经济性提升有限？

如果只是浅层次的分析，很容易得到错误的结论：平空增加了一个变速箱，那成本当然要上去了啊，重量肯定要提升了啊！为了得到相同的性能。

关于这个问题，我想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，被迫采用了第二种方案，取消了变速箱，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。为了配合更大的电机，电池也需要从60kWh增大到80kWh以提供更大的输出功率。(详见wiki百科的Roadster词条，具体数据可能有出入，请指正)

让我们总结一下：

原方案：180kW电机+60kWh电池+变速箱

新方案：240kW电机+80kWh电池

以此例来看，“为了达到相同的动力性能”，特斯拉的新方案去掉了变速箱，但被迫换用了更大的电机，以及20kWh的电池。大体估计一下，这成本与重量肯定都上去了！

因此，至少以特斯拉的例子来看，增加变速箱，是可以降低电动汽车成本的，是可以降低电动汽车重量的。为了避免错误的分析，一定要记着前提：“为了达到相同的动力性能”。

再分析一下，增加变速箱，经济性提升有限吗？

量化的计划需要详尽的仿真。定性的来看，在现阶段的商业环境下，电动汽车为了取得市场，一般要具备很高或较高的动力性，简单的来说就是用更大的电机。而动力性与经济性一般是存在trade-off的关系的。

打个比方吧，动力性就是一匹奔跑在草原上的骏马，使驾驶员在超车、跑高速、起步时很爽；而经济性就是一头忙碌在农田的黄牛，勤恳地工作，使驾驶员在巡航时可以尽可能地居家省油。如果让骏马去耕地，让黄牛去草原，都不太合适。而电动汽车为了能卖得出去，就必须得强调自己既是骏马、又是黄牛。这时候，就需要变速箱才能骏马与黄牛心得。

第一电动网友鱼非鱼在《电动汽车为什么不用变速箱来控制转速？》提出一个观点，就是一匹骏马电动车，即使没有变速箱，黄牛特性差一点，但也只不过多费了5%的电而已。而电费那么便宜，”5毛钱一度电计算，不过才7毛5分钱”。

对此观点，个人有两点看法：

a)变速箱节省5%的电量是一个保守的值。

b)在里程焦虑普遍存在的情况下，节省的电量不应该以电费来计量，而应该以电池容量来计量。比如说，省下了1度电，不应该算做省了5毛钱，而应该计算为多买了1kWh的电池。

综上来看，对电动汽车来说，变速箱是锦上添花，而不是画蛇添足。

那么，为什么国内外还是有好多电动汽车没有变速箱呢？

并非他们不懂得锦上添花的道理，而是因为：

1.国外：适配于高速电机的变速箱生产不出来。典型例子是特斯拉，那个变速箱供应商搞不出来，使特斯拉的车晚出来一年，差点把特斯拉搞死。

2.国内：变速箱供应链弱、整车厂集成控制能力弱，导致不想用变速箱。(这些设计出来的电动汽车估计也没打算真的卖吧)这一般出现于国内的厂家。这里值得一提的是，电动汽车如果不用变速箱，连离合器都可以省了，这使整车集成的难度大为降低啊！

    4月25日，从西南大学获悉，该校自主研发的“电动汽车自适应自动变速器”（简称电动汽车AAT技术），以“3亿元技术使用入门费+每台车销售提成100元”的价格完成转让。

     所谓AAT技术，就是一种智能化的自动变速器，取代传统汽车的离合器系统、电控变速、液压系统。“团队耗费5年时间，将电动机、控制器、传动传感机构、自适应变速机构、差速器、短速传感器、负荷传感器等高度集成在一起，形成电动汽车AAT技术。”西南大学智能传动工程技术研究中心主任薜荣生介绍，作为未来的新能源汽车，目前电动汽车技术不成熟的关键在于——其电动机输出的功率与外界行驶阻力时而可达到一致，时而不匹配甚至相反，这就导致目前电动汽车能耗非常高。

电动汽车AAT技术，其传感器会感知各种路况信息，如上下坡、载重、逆风等情况。然后通过传感机构把信息传递给控制机，从而控制电动机输出相匹配的驱动力。随后，自适应机构会在200毫秒内完成各种动力的合理分配。

“在不中断动力的情况下，这套自适应系统随外界的负荷变化，让电动机的驱动力与行驶阻力始终保持平衡，从而高效率工作。”主任表示，AAT技术比传统电动汽车节能20%。

这一技术的攻克也解决了电动汽车爬坡动力不足等诸多弊端。“传统电动汽车由于电动机效率低，最多爬25%的标准坡度。”使用AAT技术的1.1吨电动汽车在启动时的能耗只是普通电动汽车的七分之一，只需要270安电流就可以轻松爬上60%的标准坡度。

“与其他自动变速器相比，该发明还具有体积小、重量轻，可延长电池、控制器的使用寿命，增加行驶里程等优点。”中科高技术控股有限公司相关负责人表示，按照国家发改委的规划，未来5年，全国电动汽车销量将达到500万台，因此电动汽车AAT技术将有广阔的市场前景。

由于电动汽车AAT技术在耗能效率、性价比和安全可靠性等方面均处于国际领先水平，已在70多个国家申请发明专利，获美国、欧盟国际发明专利权2项，中国发明专利权70多项，打破了由欧、美、日等发达国家设置的技术壁垒。

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