近日，聽到很多關(guān)于電動汽車需要加裝變速器，加裝變速器能夠提高動力電池使用壽命的聲音，于是和幾個業(yè)內(nèi)同事共同探討電動汽車是否加裝變速器這個問題，并多次向南車時代、中科院、同濟大學(xué)等企業(yè)和高?？蒲袡C構(gòu)的電機領(lǐng)域?qū)＜矣懡?，最終形成對電動汽車是否需要加裝變速器幾點認(rèn)識(本認(rèn)識主要基于永磁電機，以乘用車為對象)。

首先，電動汽車概念是涵括常規(guī)混合動力汽車、插電式混合動力汽車、增程式混合動力汽車、純電動汽車和燃料電池汽車等，不同動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)方案電動汽車對變速器的需求也不同，探討這個問題時不能將電動汽車一概而論。

其次，常規(guī)混合動力汽車一般加裝內(nèi)燃機并匹配相應(yīng)的變速器(這里指動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用并聯(lián)式或狹義混聯(lián)式方案，如果發(fā)動機工作時其轉(zhuǎn)速可以自由設(shè)定，并相對恒定，如串聯(lián)式混合動力汽車，則發(fā)動機工作轉(zhuǎn)速不受車速影響，可以不加裝變速器)，決定加裝變速器的一個重要原因是發(fā)動機在不同轉(zhuǎn)速、負(fù)荷下的工作效率差別很大，發(fā)動機萬有特性曲線(效率map圖)可以證實這一點，通過加裝變速器，實現(xiàn)發(fā)動機工作點的調(diào)節(jié)和優(yōu)化，從而使發(fā)動機工作在高效區(qū)，其效率提高的幅度明顯大于加裝變速器帶來傳動系統(tǒng)效率降低幅度，從而使車輛動力傳動系統(tǒng)總體效率提高，提高了車輛燃油經(jīng)濟性總體水平。

再次，對于純電動汽車，動力系統(tǒng)匹配時，電機的特性曲線形狀主要由車輛最高車速、爬坡能力、加速時間等動力性要求決定，從而得到電機的額定轉(zhuǎn)速、最高轉(zhuǎn)速、額定轉(zhuǎn)矩、最大轉(zhuǎn)矩需求，在此需求下進行電機本體和控制器設(shè)計。當(dāng)然，在進行車輛主電機特性匹配時，還必須考慮其制動能量回收能力。如果采用定傳動比減速器，車輛的加速時間和最高車速性能往往相互制約，因此，對于追求車輛加速性能好、最高車速高的高性能純電動汽車尤其是純電動跑車，在電機重量和成本增加空間受限情況下，可以考慮加裝變速器，從而既提高車輛最高車速，又縮短車輛加速時間。而對于大部分純電動汽車，通過合理設(shè)計電機特性曲線，匹配減速器減速比，在車輛加速能力好情況下，其最高車速也可以設(shè)計在時速150公里以上，基本上能夠滿足市場需求，因此沒有必要加裝變速器。

值得注意是，雖然電機和內(nèi)燃機均存在效率場，但發(fā)動機低效區(qū)的效率遠遠低于高效區(qū)的效率，如某發(fā)動機高效區(qū)燃油消耗率約為200g/kWh，其低效區(qū)燃油消耗率高達400g/kWh以上，相比之下，電機高效區(qū)效率可達到95%以上，而其低效區(qū)效率也可以達到70%以上，因此電機在其效率場內(nèi)效率變化沒有發(fā)動機那么明顯，其高效區(qū)比例遠大于發(fā)動機高效區(qū)比例，這也決定純電動汽車不是非常必要加裝變速箱。但是，通過加裝變速器可以減少電機工作在弱磁控制區(qū)域，并使其在車輛起步加速時減少以銅損為主的功率消耗，快速進入高效區(qū)，從而使電機大部分時間工作在高效區(qū)，提高了車輛動力傳動系統(tǒng)效率(這里有個前提條件：加裝變速器后，傳動系統(tǒng)總體效率變化小，如果傳動系統(tǒng)由于加裝變速器而增加了齒輪副、摩擦副等能量消耗環(huán)節(jié)，則加裝變速器后車輛動力傳動系統(tǒng)總效率提升不多，車輛總體等效燃油經(jīng)濟性水平提高也不明顯)。

最后，從電機及電機控制單元設(shè)計角度分析，加裝變速器的純電動汽車，可以減少電機工作在弱磁控制等工況下的IGBT等功率開關(guān)單元工作電流，這應(yīng)有利于提高電機及控制器單元的壽命，同時可以減少對功率單元元件的性能要求，有利于降低電機及控制單元的成本。

(科技部863電動汽車重大項目管理辦公室寧國寶博士，這里特別感謝南車時代電動、中科院電工所和同濟大學(xué)專家耐心解答)

( 編輯/李艷嬌 )

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