【電車世代】電動車到底該不該裝變速箱?

電動車裝變速箱到底好還是不好?這是一個很有趣的話題!
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Photo Credit:工研院機械所
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電動車裝變速箱到底好還是不好?這是一個很有趣的話題,很多人會認為理論上來說電動馬達在低轉速下也能產生很大的轉矩、轉速域更寬,一個檔位就很夠日常使用了,所以電動車是不需要換檔、不需要變速箱的,像 Tesla 一開始雖然有為最初 Roadster 的 100 台配上變速箱,但在日後就算做出了號稱速度最快量產車 Model S Plaid,也拿掉了變速箱。

但很多人可不這麼認為,像 INSIDE 試乘過的 Porsche Taycan,以及同集團的 Audi e-tron GT 都導入二速變速箱;甚至最近 Bosch 還專門為電動車推出了 CVT 變速箱,號稱可以提升電動馬達的傳輸效率。就連台灣也有本土公司已經在工研院協助下,開發了電動車用的二速傳動模組。

Photo Credit: INSIDE/Chris攝影
▲ Porsche Taycan 是現在市面上最以二速變速箱為賣點的電動車。

那電動車到底該不該放變速箱呢?今天《電車世代》就拿出一些分析報告,來跟各位探討這個話題吧!

首先我們看看刊登在美國自動車工程師協會(SAE)的期刊《SAE Technical Paper 》在 2013 年的一篇論文,這篇文章是〈Impacts of Two-Speed Gearbox on Electric Vehicle's Fuel Economy and Performance〉,翻成中文就是二檔變速箱對電動汽車燃油經濟性的表現影響,是相當早就在研究變速箱到底對電動車節能、續航力有沒有幫助的論文。

先講結論,如果是相同規格、相同動力的兩台電動車,裝了二檔變速箱齒比又有設定到最佳化的話,在走走停停的都市環境下,駕駛耗能可以比沒裝少 4.2%,在高速公路的話則可以減少約 1.2%。

那至於很多駕駛人在意的「性能」,也就是加速度表現呢?裝上二檔變速箱對電動車加速是「略有幫助」的,就像這張 Figure 19 的表顯示的一樣,要加速到時速 50 英里(約 80.5 公里)時,在大約第三秒時二檔變速箱的表現會略贏沒裝變速箱的車。

Photo Credit:SAE Technical Paper

換張圖可能就更明顯了,下張圖 X 軸是時速,Y 軸是最大加速度,在前七秒時二檔變速箱是有優勢的,但很快到了第 10 秒後因為要換檔的關係,會一下子下降後瞬間跟沒裝變速箱的幾乎一模一樣。

Photo Credit:SAE Technical Paper

2019 年另一份刊登在《Energies》研究論文結論也差不會很多,他們做二檔變速箱的耗能大概可以降低 3.8% 左右,但他們也做了另一個搭載 CVT 的實驗,而且還比二檔變速箱多一點,可以省下 4.3% 的電。

那你會想問,現在市面上最以二速變速箱為賣點的電動車 Porsche Taycan,它的二速變速箱表現如何呢?其實筆者有找了一下 Porsche 的官方說法,但官方資料並不多。但這點也是可以從其他資料稍微推敲出來的,像 INSIDE 也常獲其轉載的 Wired 就有採訪汽車零配件大廠 ZF,ZF 說他們的二檔變速箱可以提升 5% 的續航力,5% 跟前面兩個實驗的數字很接近,應該就是現在業界二檔變速箱可以做到的最大極限了。

另外 Bosch 的電動車 CVT 變速箱也宣稱可以提升 4% 的傳輸效率,如果這裡的傳輸效率換算成省下電量的話,跟《Energies》的研究也差不多了。

只是話說回來,Porsche Taycan 會裝上二檔變速箱不是用來節能,而是來增加操控樂趣的,可以從這張圖看出,Porsche Taycan 在時速快接近 100 公里時就會進入二檔,在接下來的高速速域還能保持 4,000 Nm 的扭力(這時可以看到,一檔的扭力下降的比較快)。

Photo Credit:Porsche

但電動車裝上變速箱的缺點也很明顯,那就是白白的為一台車多幾十公斤重量、也多了成本,除非是 Porsche Taycan、Audi e-tron GT 這種豪華車格可以不用太計較成本去提升駕駛樂趣,否則如果想把變速箱裝在一般價位的房車、休旅車上,那就得考慮到底該不該把節省 4、5% 的續航力,而把變速箱的成本反映在售價上。不過最後還得說一句,上面的結論還是僅限於小客車市場,其實電動巴士速度不快、而且都在城市裡走走停停,很早就採用 AMT 變速箱用來節能囉!

核稿編輯:李柏鋒

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