การอภิปรายเกี่ยวกับกระปุกเกียร์รถยนต์ไฟฟ้ายังไม่จบ

เป็นที่ทราบกันดีว่าในสถาปัตยกรรมของยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์พลังงานใหม่ ตัวควบคุมยานพาหนะ VCU MCU ตัวควบคุมมอเตอร์ และระบบการจัดการแบตเตอรี่ BMS เป็นเทคโนโลยีหลักที่สำคัญที่สุด ซึ่งมีอิทธิพลอย่างมากต่อพลังงาน เศรษฐกิจ ความน่าเชื่อถือ และความปลอดภัยของ ยานพาหนะ. อิทธิพลที่สำคัญยังคงมีข้อจำกัดทางเทคนิคบางประการในระบบกำลังหลักสามระบบ ได้แก่ มอเตอร์ การควบคุมแบบอิเล็กทรอนิกส์ และแบตเตอรี่ ซึ่งมีรายงานอยู่ในบทความที่ล้นหลาม สิ่งเดียวที่ไม่ได้กล่าวถึงคือระบบเกียร์อัตโนมัติแบบกลไกราวกับว่าไม่มีอยู่จริงมีเพียงกระปุกเกียร์เท่านั้นและทำให้เกิดความยุ่งยากไม่ได้

ในการประชุมประจำปีของสาขาเทคโนโลยีเกียร์ของสมาคมวิศวกรยานยนต์แห่งประเทศจีน หัวข้อเรื่องเกียร์อัตโนมัติสำหรับยานพาหนะไฟฟ้ากระตุ้นความสนใจอย่างมากในหมู่ผู้เข้าร่วม ตามทฤษฎีแล้ว ยานพาหนะไฟฟ้าบริสุทธิ์ไม่จำเป็นต้องมีระบบส่งกำลัง มีเพียงตัวลดที่มีอัตราส่วนคงที่เท่านั้น ในปัจจุบัน ผู้คนจำนวนมากขึ้นเรื่อยๆ ตระหนักว่ารถยนต์ไฟฟ้าจำเป็นต้องมีระบบเกียร์อัตโนมัติ ทำไมเป็นอย่างนั้น? สาเหตุที่ผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าในประเทศผลิตรถยนต์ไฟฟ้าโดยไม่ใช้ระบบเกียร์ สาเหตุหลักมาจากผู้คนมักเข้าใจผิดว่ารถยนต์ไฟฟ้าไม่จำเป็นต้องมีเกียร์ จึงไม่คุ้มทุน อุตสาหกรรมเกียร์อัตโนมัติของรถยนต์ในประเทศยังอยู่ในระดับต่ำและไม่มีเกียร์อัตโนมัติที่เหมาะสมให้เลือก ดังนั้น “เงื่อนไขทางเทคนิคสำหรับรถยนต์โดยสารไฟฟ้าบริสุทธิ์” จึงไม่กำหนดการใช้เกียร์อัตโนมัติ และไม่ได้กำหนดขีดจำกัดการใช้พลังงาน ตัวลดอัตราส่วนคงที่มีเกียร์เดียว ดังนั้นมอเตอร์มักจะอยู่ในพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพต่ำ ซึ่งไม่เพียงแต่เปลืองพลังงานแบตเตอรี่อันมีค่าเท่านั้น แต่ยังเพิ่มข้อกำหนดสำหรับมอเตอร์ฉุดลากและลดระยะการขับขี่ของยานพาหนะอีกด้วย หากติดตั้งเกียร์อัตโนมัติ ความเร็วของมอเตอร์สามารถเปลี่ยนความเร็วในการทำงานของมอเตอร์ได้ ปรับปรุงประสิทธิภาพอย่างมาก ประหยัดพลังงานไฟฟ้า เพิ่มระยะการขับขี่ และเพิ่มความสามารถในการไต่ระดับในเกียร์ความเร็วต่ำ

ศาสตราจารย์ Xu Xiangyang รองคณบดีคณะวิทยาศาสตร์และวิศวกรรมการขนส่ง มหาวิทยาลัย Beihang กล่าวในการให้สัมภาษณ์กับผู้สื่อข่าวว่า “ระบบเกียร์อัตโนมัติหลายสปีดสำหรับยานพาหนะไฟฟ้ามีแนวโน้มทางการตลาดในวงกว้าง” มอเตอร์ไฟฟ้าของรถโดยสารไฟฟ้าล้วนมีแรงบิดที่ความเร็วต่ำมาก ขณะนี้มอเตอร์ ประสิทธิภาพของรถยนต์ไฟฟ้าต่ำมาก ดังนั้น รถยนต์ไฟฟ้าจึงใช้พลังงานไฟฟ้ามากเมื่อสตาร์ท เร่งความเร็ว และขึ้นทางลาดชันด้วยความเร็วต่ำ สิ่งนี้จำเป็นต้องใช้กระปุกเกียร์เพื่อลดความร้อนของมอเตอร์ ลดการใช้พลังงาน เพิ่มระยะการล่องเรือ และปรับปรุงไดนามิกของยานพาหนะ หากไม่จำเป็นต้องปรับปรุงประสิทธิภาพกำลัง ก็ลดกำลังของมอเตอร์ลงได้เพื่อประหยัดพลังงาน ปรับปรุงระยะการขับเคลื่อน และลดความซับซ้อนของระบบระบายความร้อนของมอเตอร์เพื่อลดต้นทุน อย่างไรก็ตาม เมื่อรถยนต์ไฟฟ้าออกตัวด้วยความเร็วต่ำหรือขึ้นทางลาดชัน ผู้ขับขี่จะไม่รู้สึกว่ากำลังไม่เพียงพอและสิ้นเปลืองพลังงานสูงมาก ดังนั้น รถยนต์ไฟฟ้าบริสุทธิ์จึงจำเป็นต้องมีระบบเกียร์อัตโนมัติ

Wang Huaping 99 บล็อกเกอร์ของ Sina กล่าวว่าทุกคนรู้ดีว่าการขยายระยะการขับขี่เป็นกุญแจสำคัญในการทำให้ยานพาหนะไฟฟ้าเป็นที่นิยม หากรถยนต์ไฟฟ้าติดตั้งระบบเกียร์ สามารถขยายระยะการขับขี่ได้อย่างน้อย 30% ด้วยความจุแบตเตอรี่เท่าเดิม ผู้เขียนยืนยันมุมมองนี้เมื่อสื่อสารกับผู้ผลิตรถยนต์ไฟฟ้าหลายราย Qin ของ BYD ติดตั้งระบบเกียร์อัตโนมัติคลัตช์คู่ที่พัฒนาโดย BYD อย่างอิสระ ซึ่งช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการขับขี่ได้อย่างมาก มีเหตุผลที่ดีที่จะติดตั้งระบบเกียร์ในรถยนต์ไฟฟ้า แต่ไม่มีผู้ผลิตติดตั้งหรือไม่? ประเด็นคือการส่งสัญญาณไม่ถูกต้อง

หากคุณพิจารณาเฉพาะประสิทธิภาพการเร่งความเร็วของรถยนต์ไฟฟ้า มอเตอร์ตัวเดียวก็เพียงพอแล้ว หากคุณมีเกียร์ต่ำและมียางที่ดีกว่า คุณสามารถเร่งความเร็วได้สูงขึ้นมากตั้งแต่ออกตัว ดังนั้นจึงเชื่อกันโดยทั่วไปว่าหากรถยนต์ไฟฟ้ามีเกียร์ 3 สปีด ประสิทธิภาพก็จะดีขึ้นอย่างเห็นได้ชัดเช่นกัน ว่ากันว่า Tesla ก็พิจารณากระปุกเกียร์ดังกล่าวด้วย อย่างไรก็ตาม การเพิ่มกระปุกเกียร์ไม่เพียงแต่ทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้น แต่ยังทำให้ประสิทธิภาพลดลงอีกด้วย แม้แต่กระปุกเกียร์คลัตช์คู่ที่ดีก็สามารถให้ประสิทธิภาพการส่งผ่านได้มากกว่า 90% เท่านั้น และยังเพิ่มน้ำหนักซึ่งไม่เพียงแต่ลดกำลัง แต่ยังเพิ่มการสิ้นเปลืองเชื้อเพลิงอีกด้วย ดังนั้นจึงดูเหมือนไม่จำเป็นต้องเพิ่มกระปุกเกียร์เพื่อสมรรถนะขั้นสุดยอดที่คนส่วนใหญ่ไม่สนใจ โครงสร้างของรถยนต์เป็นเครื่องยนต์ที่เชื่อมต่อแบบอนุกรมพร้อมระบบส่งกำลัง รถยนต์ไฟฟ้าจะทำตามแนวคิดนี้ได้หรือไม่? จนถึงขณะนี้ยังไม่พบกรณีที่ประสบความสำเร็จ การใส่จากระบบส่งกำลังของรถยนต์ที่มีอยู่นั้นมีขนาดใหญ่เกินไป หนัก และมีราคาแพง และกำไรที่ได้ก็มากกว่าการสูญเสีย หากไม่มีอันที่เหมาะสม สามารถใช้ตัวลดที่มีอัตราส่วนความเร็วคงที่เท่านั้น

สำหรับการใช้การเปลี่ยนเกียร์แบบหลายสปีดเพื่อประสิทธิภาพการเร่งความเร็ว แนวคิดนี้ไม่ใช่เรื่องง่ายที่จะตระหนัก เนื่องจากเวลาการเปลี่ยนเกียร์ของกระปุกเกียร์จะส่งผลต่อประสิทธิภาพการเร่งความเร็ว และกำลังจะลดลงอย่างรวดเร็วในระหว่างกระบวนการเปลี่ยนเกียร์ ส่งผลให้ โช้คอัพขนาดใหญ่ซึ่งเป็นอันตรายต่อรถทั้งคัน ความเรียบและความสะดวกสบายของอุปกรณ์จะส่งผลเสีย เมื่อพิจารณาถึงสภาพที่เป็นอยู่ของรถยนต์ในประเทศเป็นที่ทราบกันดีว่าการสร้างกระปุกเกียร์ที่ผ่านการรับรองนั้นยากกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายใน เป็นแนวโน้มทั่วไปในการลดความซับซ้อนของโครงสร้างทางกลของยานพาหนะไฟฟ้า หากกระปุกเกียร์ถูกตัดออก จะต้องมีข้อโต้แย้งเพียงพอที่จะเพิ่มกลับเข้าไป

เราสามารถทำได้ตามแนวคิดทางเทคนิคของโทรศัพท์มือถือในปัจจุบันหรือไม่? ฮาร์ดแวร์ของโทรศัพท์มือถือกำลังพัฒนาไปในทิศทางของความถี่สูงและต่ำแบบมัลติคอร์ ในเวลาเดียวกัน การผสมผสานที่หลากหลายได้รับการเรียกอย่างสมบูรณ์แบบเพื่อระดมความถี่ต่างๆ ของแต่ละคอร์เพื่อควบคุมการใช้พลังงาน และไม่ใช่แค่คอร์ประสิทธิภาพสูงเพียงคอร์เดียวเท่านั้นที่จะไปตลอดทาง

สำหรับยานพาหนะไฟฟ้า เราไม่ควรแยกมอเตอร์และตัวลดความเร็ว แต่ควรรวมมอเตอร์ ตัวลดและตัวควบคุมมอเตอร์เข้าด้วยกัน อีกหนึ่งชุดหรือหลายชุดซึ่งมีกำลังและประสิทธิภาพมากกว่ามาก - น้ำหนักและราคาก็แพงกว่ามากไม่ใช่เหรอ?

วิเคราะห์เช่น BYD E6 กำลังมอเตอร์ 90KW หากแบ่งออกเป็นมอเตอร์ขนาด 50KW สองตัวและรวมกันเป็นไดรฟ์เดียว น้ำหนักรวมของมอเตอร์จะใกล้เคียงกัน มอเตอร์ทั้งสองตัวรวมกันอยู่บนตัวลด และน้ำหนักจะเพิ่มขึ้นเพียงเล็กน้อยเท่านั้น นอกจากนี้แม้ว่าตัวควบคุมมอเตอร์จะมีมอเตอร์มากกว่า แต่กระแสไฟที่ควบคุมก็น้อยกว่ามาก

ในแนวคิดนี้ มีการคิดค้นแนวคิดขึ้นมา โดยทำให้เกิดความยุ่งยากกับตัวลดดาวเคราะห์ การเชื่อมต่อมอเตอร์ A เข้ากับซันเกียร์ และการเคลื่อนย้ายเฟืองวงแหวนรอบนอกเพื่อเชื่อมต่อกับมอเตอร์ B ตัวอื่น ในแง่ของโครงสร้าง มอเตอร์ทั้งสองตัวสามารถแยกออกจากกันได้ อัตราส่วนความเร็วแล้วใช้ตัวควบคุมมอเตอร์เรียกมอเตอร์สองตัว มีข้อสันนิษฐานว่ามอเตอร์มีฟังก์ชันเบรกเมื่อไม่ได้หมุน ตามทฤษฎีของเฟืองดาวเคราะห์ มอเตอร์สองตัวถูกติดตั้งบนตัวลดขนาดเดียวกัน และมีอัตราส่วนความเร็วต่างกัน มอเตอร์ A ถูกเลือกด้วยอัตราส่วนความเร็วขนาดใหญ่ แรงบิดขนาดใหญ่ และความเร็วต่ำ ความเร็วของมอเตอร์ B เร็วกว่าความเร็วขนาดเล็ก คุณสามารถเลือกมอเตอร์ได้ตามต้องการ ความเร็วของมอเตอร์สองตัวนั้นแตกต่างกันและไม่สัมพันธ์กัน ความเร็วของมอเตอร์สองตัวถูกซ้อนทับในเวลาเดียวกัน และแรงบิดคือค่าเฉลี่ยของแรงบิดเอาท์พุตของมอเตอร์สองตัว

ในหลักการนี้ สามารถขยายไปยังมอเตอร์ได้มากกว่า 3 ตัว และสามารถตั้งค่าจำนวนได้ตามต้องการ และหากมอเตอร์ตัวหนึ่งกลับด้าน (ไม่สามารถใช้มอเตอร์เหนี่ยวนำกระแสสลับได้) ความเร็วเอาต์พุตจะถูกซ้อนทับ และสำหรับความเร็วช้าบางค่า มันจะต้องเพิ่มขึ้น การผสมผสานของแรงบิดมีความเหมาะสมมากโดยเฉพาะสำหรับรถยนต์ SUV และรถสปอร์ต

การใช้เกียร์อัตโนมัติหลายสปีด ก่อนอื่นให้วิเคราะห์มอเตอร์สองตัว BYD E6 กำลังมอเตอร์อยู่ที่ 90KW หากแบ่งออกเป็นมอเตอร์ 50 KW สองตัวและรวมกันเป็นไดรฟ์เดียว มอเตอร์ A สามารถทำงานได้ 60 K m / H และมอเตอร์ B สามารถวิ่งได้ 90 K m/H ส่วนมอเตอร์สองตัวสามารถวิ่งได้ 150 K m/H ในเวลาเดียวกัน ①หากโหลดหนัก ให้ใช้มอเตอร์ A เพื่อเร่งความเร็ว และเมื่อถึง 40 K m / H ให้เพิ่มมอเตอร์ B เพื่อเพิ่มความเร็ว โครงสร้างนี้มีลักษณะเฉพาะที่ความเร็วในการเปิด ปิด หยุด และหมุนของมอเตอร์สองตัวจะไม่เกี่ยวข้องหรือถูกจำกัด เมื่อมอเตอร์ A มีความเร็วที่แน่นอนแต่ไม่เพียงพอ คุณสามารถเพิ่มมอเตอร์ B เพื่อเพิ่มความเร็วได้ตลอดเวลา 2. มอเตอร์ B สามารถใช้ความเร็วปานกลางได้เมื่อไม่มีโหลด สามารถใช้มอเตอร์เพียงตัวเดียวสำหรับความเร็วปานกลางและต่ำเพื่อตอบสนองความต้องการ และใช้มอเตอร์เพียงสองตัวพร้อมกันสำหรับงานความเร็วสูงและงานหนัก ซึ่งจะช่วยลดการใช้พลังงานและเพิ่มระยะการล่องเรือ

ในการออกแบบรถยนต์ทั้งคัน การตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าเป็นส่วนสำคัญ กำลังของมอเตอร์ขับเคลื่อนของรถยนต์ไฟฟ้ามีขนาดใหญ่มากและแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 300 โวลต์ ต้นทุนสูง เนื่องจากยิ่งแรงดันไฟฟ้าทนของชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์สูง ต้นทุนก็จะสูงขึ้นตามไปด้วย ดังนั้นหากความต้องการความเร็วไม่สูง ให้เลือกแรงดันไฟฟ้าต่ำ รถความเร็วต่ำใช้แรงดันไฟฟ้าต่ำ รถความเร็วต่ำสามารถวิ่งด้วยความเร็วสูงได้หรือไม่? คำตอบคือ ใช่ แม้ว่าจะเป็นรถความเร็วต่ำ ตราบใดที่มีการใช้มอเตอร์หลายตัวร่วมกัน ความเร็วซ้อนทับก็จะสูงขึ้น ในอนาคต จะไม่มีความแตกต่างระหว่างยานพาหนะความเร็วสูงและความเร็วต่ำ เฉพาะยานพาหนะและการกำหนดค่าไฟฟ้าแรงสูงและต่ำเท่านั้น

ในทำนองเดียวกันฮับสามารถติดตั้งมอเตอร์สองตัวได้และประสิทธิภาพก็เหมือนกับด้านบน แต่ให้ความสำคัญกับการออกแบบมากขึ้น ในแง่ของการควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ ตราบใดที่ใช้โหมดตัวเลือกเดียวและโหมดที่ใช้ร่วมกัน ขนาดของมอเตอร์ได้รับการออกแบบตามความต้องการ และเหมาะสำหรับรถยนต์ขนาดเล็ก ยานพาหนะเพื่อการพาณิชย์ รถจักรยานไฟฟ้า รถจักรยานยนต์ไฟฟ้า ฯลฯ .โดยเฉพาะสำหรับรถบรรทุกไฟฟ้า มีความแตกต่างอย่างมากระหว่างภาระหนักและภาระเบา มีเกียร์อัตโนมัติ.

การใช้มอเตอร์มากกว่า 3 ตัวยังเป็นเรื่องง่ายมากในการผลิต และการกระจายกำลังควรมีความเหมาะสม อย่างไรก็ตามตัวควบคุมอาจซับซ้อนกว่า เมื่อเลือกตัวควบคุมตัวใดตัวหนึ่ง ตัวควบคุมนั้นจะใช้แยกกัน โหมดทั่วไปสามารถเป็น AB, AC, BC, ABC สี่รายการรวมเจ็ดรายการซึ่งสามารถเข้าใจได้ว่าเป็นความเร็วเจ็ดระดับและอัตราส่วนความเร็วของแต่ละรายการจะแตกต่างกัน สิ่งที่สำคัญที่สุดในการใช้งานคือคอนโทรลเลอร์ คอนโทรลเลอร์นั้นเรียบง่ายและลำบากในการขับขี่ นอกจากนี้ยังต้องร่วมมือกับตัวควบคุมยานพาหนะ VCU และระบบจัดการแบตเตอรี่ตัวควบคุม BMS เพื่อประสานงานซึ่งกันและกันและควบคุมอย่างชาญฉลาด ทำให้ผู้ขับขี่ควบคุมได้ง่าย

ในแง่ของการนำพลังงานกลับคืน ในอดีตหากความเร็วมอเตอร์ของมอเตอร์ตัวเดียวสูงเกินไป มอเตอร์ซิงโครนัสแม่เหล็กถาวรจะมีแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุตอยู่ที่ 900 โวลต์ที่ 2300 รอบต่อนาที หากความเร็วสูงเกินไป คอนโทรลเลอร์จะเสียหายร้ายแรง โครงสร้างนี้ยังมีลักษณะเฉพาะอีกด้วย พลังงานสามารถกระจายไปยังมอเตอร์สองตัวได้ และความเร็วการหมุนของมอเตอร์จะไม่สูงเกินไป ที่ความเร็วสูง มอเตอร์ทั้งสองจะผลิตกระแสไฟฟ้าในเวลาเดียวกัน ที่ความเร็วปานกลาง มอเตอร์ B จะผลิตไฟฟ้า และที่ความเร็วต่ำ มอเตอร์ A จะผลิตไฟฟ้า เพื่อจะฟื้นตัวได้มากที่สุด พลังงานเบรก โครงสร้างนั้นง่ายมาก อัตราการกู้คืนพลังงานสามารถปรับปรุงได้อย่างมาก เท่าที่เป็นไปได้ในพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพสูง ในขณะที่อะไหล่อยู่ในพื้นที่ที่มีประสิทธิภาพต่ำ วิธีรับประสิทธิภาพการตอบสนองพลังงานสูงสุดภายใต้ดังกล่าว ข้อจำกัดของระบบ ในขณะเดียวกันก็รับประกันการเบรก ความปลอดภัยและความยืดหยุ่นในการเปลี่ยนกระบวนการเป็นจุดออกแบบของกลยุทธ์การควบคุมการตอบสนองด้านพลังงาน ขึ้นอยู่กับคอนโทรลเลอร์อัจฉริยะขั้นสูงในการใช้งานให้ดี

ในแง่ของการกระจายความร้อน ผลการกระจายความร้อนของมอเตอร์หลายตัวจะมากกว่ามอเตอร์ตัวเดียวอย่างมาก มอเตอร์ตัวหนึ่งมีขนาดใหญ่ แต่ปริมาตรของมอเตอร์หลายตัวถูกกระจาย พื้นที่ผิวมีขนาดใหญ่ และการกระจายความร้อนทำได้รวดเร็ว โดยเฉพาะการลดอุณหภูมิและประหยัดพลังงานจะดีกว่า

หากใช้งานอยู่กรณีมอเตอร์ขัดข้องมอเตอร์ที่ไม่ชำรุดยังสามารถขับเคลื่อนรถไปยังจุดหมายปลายทางได้ ที่จริงแล้วยังมีคุณประโยชน์ที่ยังไม่มีใครค้นพบ นั่นคือความสวยงามของเทคโนโลยีนี้

จากมุมมองนี้ ควรปรับปรุงตัวควบคุมยานพาหนะ VCU, MCU ตัวควบคุมมอเตอร์ และระบบการจัดการแบตเตอรี่ BMS ด้วยเช่นกัน ดังนั้นจึงไม่ใช่ความฝันที่รถยนต์ไฟฟ้าจะแซงบนทางโค้ง!