问题

为什么电动汽车不使用液力变矩器传递动力?

回答
电动汽车之所以普遍不使用液力变矩器来传递动力,原因可以从多个角度来理解,核心在于电动汽车与燃油车在动力源和工作原理上的根本差异,以及液力变矩器自身的特性和局限性。

首先,我们得明白液力变矩器是做什么的,它为何在燃油车上如此重要。

液力变矩器的作用:

液力变矩器,顾名思义,它利用液体(通常是变速箱油)作为介质来传递发动机的动力。它的核心功能有三个:

1. 传递动力与转矩放大: 当发动机转速较低时,液力变矩器可以通过内部的叶片结构,让输入端(连接发动机)带动泵轮旋转,泵轮里的油液被甩出去,冲击涡轮轮(连接变速箱),从而传递动力。在起步阶段,它能起到类似“离合器”的作用,允许发动机怠速运转而车辆不动。更重要的是,在特定工况下,它可以实现转矩放大,帮助车辆在起步或爬坡时获得更大的驱动力。
2. 缓冲和减震: 由于是液体连接,液力变矩器能够吸收发动机在运转过程中产生的震动和冲击,使动力传递更加平顺,提升了驾乘舒适性。尤其是在换挡时,它能起到一定的缓冲作用,减少顿挫感。
3. 允许发动机怠速运转: 液力变矩器允许发动机在车辆停止但仍在怠速运转时,通过内部的“泄油”机制,不完全锁定连接,避免发动机熄火。

为什么电动汽车不需要液力变矩器?

现在,我们来看看电动汽车的动力系统是如何工作的,以及为什么液力变矩器在这种体系下显得多余甚至不利:

1. 电动机的特性与燃油机的根本不同:
宽广且线性的扭矩输出: 这是最关键的一点。燃油机在低转速时扭矩输出很弱,并且扭矩曲线是比较尖锐的,需要变速箱来放大扭矩以满足起步和加速的需求。而电动机的最大扭矩几乎从零转速就可以输出,并且在相当宽的转速范围内都能保持较高的扭矩输出,扭矩曲线非常平滑、线性。这意味着,电动汽车在起步和低速时,通过电机本身就能提供足够的驱动力,无需像燃油车那样依赖液力变矩器来放大低速扭矩。
高转速范围: 电动机的最高转速远高于燃油机,这使得它们可以在一个更宽的转速区间内工作,减少了对多挡变速箱的需求。

2. 驱动系统结构上的简化:
单速变速器或直驱: 由于电动机的宽广扭矩输出,许多电动汽车只需要一个简单的单速减速器来将电机的高速旋转降低到车轮所需的低速,同时放大扭矩。有些甚至可以直接将电机集成到车轮中(轮毂电机),实现更直接的驱动。液力变矩器在这个简单的传动系统中就没有了存在的必要。
高效率: 液力变矩器在传递动力时,由于液体内部的流动和摩擦,本身就会产生能量损失,尤其是在液体打滑(动力传递不完全)的时候,效率会显著降低(通常在10%20%的损失)。而电动机的效率本身就很高,如果再加入液力变矩器,会进一步降低整体的传动效率,减少续航里程。

3. 液力变矩器的“缺点”在电动汽车上被放大:
效率损失: 如上所述,液力变矩器的能量损失对于追求极致效率和续航的电动汽车来说是不可接受的。
重量和体积: 液力变矩器体积和重量都不小,这会增加整车的质量,不利于电动汽车的能耗表现和操控性。
可靠性与维护: 液力变矩器内部结构复杂,对变速箱油的品质要求高,也需要定期维护和更换变速箱油,增加了车辆的维护成本和复杂性。

4. 电子控制与能量回收的配合:
精准的扭矩控制: 电动汽车的电机可以通过电子控制单元(ECU)非常精确地控制输出的扭矩和转速,实现比液力变矩器更精细的动力调节。
再生制动(能量回收): 电动汽车在制动时,电机可以反转作为发电机,将动能转化为电能储存回电池。这个过程是电子控制的,非常高效。液力变矩器则无法实现这种能量回收功能。

那么,有没有例外?

尽管主流电动汽车不使用液力变矩器,但理论上,如果需要极高的平顺性或者为了匹配某些特殊的电机特性,也并非完全不可能出现。但鉴于目前技术发展方向和电动车本身的优势,这已经不是主流选择。一些早期的混合动力车型(特别是串联式混合动力)可能会在发动机和发电机之间加入液力变矩器,但那更多是为了解决发动机的工况匹配问题,而非直接驱动车辆。

总结来说:

电动汽车不使用液力变矩器,主要是因为电动机的内在特性——即从零转速就能输出强大且线性的扭矩,这使得液力变矩器最核心的“扭矩放大”和“离合器”功能变得不再必要。同时,液力变矩器带来的效率损失、重量、体积以及维护等缺点,在追求高效、轻量化和简洁传动的电动汽车上就更加凸显其不利之处。电动汽车通过更直接、更高效的传动系统,结合精密的电子控制,可以更好地满足其动力传递的需求,并实现更好的能耗表现和驾乘体验。

网友意见

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因为液力变矩器变距范围不大且效率不高,也不能解决晕车的问题。而电机配合现代半导体变流技术可以实现灵活高效响应迅速的变距变速,完全可以做到不晕车。

目前的电动爹之所以容易晕车,是因为过度营造起步加速快和为了续航不得不加强动能回收造成的,不这样电动爹就一点优点都没有了。

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