新能源车为什么不加变速箱解决高速高耗电的问题？

　　谢邀，我是检车家的一名二手车检测师，因为工作原因，我几乎每天都在接触汽车，所以对于这个问题我觉得我还是有点发言权的，下面就从我个人的角度回答一下你的问题。
　　第一次驾驶纯电动汽车时，您可能会想知道为什么旁边没有变速杆。出发后，您可能会惊讶地注意到，随着汽车的加速和减速，它不会像自动驾驶汽车那样自动换挡。
　　电动汽车没有像传统汽车那样的多档位变速箱。这一点尤其令人印象深刻。例如特斯拉model S的性能，百公里加速小于3秒，一个齿轮带来的加速却使得它比大多数多档位超跑更快。
　　为什么电动汽车只有一个挡位？
　　电动汽车只有一个挡位的原因很多。首先是电动机的转速远高于内燃机。一台典型的电动机可以达到20000rpm的转速，远远高于传统汽车通常的4000–7000rpm的极限。而且电动机在整个转速范围内几乎都是能提供最佳性能。电动汽车几乎可以从零转速产生最大扭矩，因此它们没有所谓的低高速行驶特定转速范围和最佳工况的说法。
　　常规柴油和汽油车需要具有多个齿轮的变速箱的原因是，因为这些发动机仅能够在发动机转速的狭窄范围内产生可用的扭矩和功率。可变的传动比有助于传统发动机在不同的行驶速度下保持在＂功率范围＂内。这就是为什么汽油车在一档时更容易起步，但到了转速极限或＂红线＂就不会更快。按照同样的逻辑，很难在六档起步，因为该比率旨在以更快的速度巡航。
　　电动汽车可以有多个档位吗？
　　某些电动汽车确实具有多档位变速箱。某些参加Formula E比赛的车队曾使用三速变速箱来驾驶他们的电动赛车。尽管汽车的最大输出功率限制为170kW，奥迪等一些车队使用三速变速箱搭载2017年的赛车。理论上增加变速箱档位是可以让汽车更快达到最大功率。但是，随后的2018赛季，车队还是选择了单档位高效变速箱系统。
　　对于低速加速，电动汽车处于第一档，有助于其更快启动。在高速公路上时，汽车会自动切换到第二档，以实现更好的高速行驶和更高的最高速度。保时捷Taycan高性能电动汽车使用了类似的变速箱设置。
　　只装一个齿轮有什么好处？
　　从制造的角度来看，仅用一个齿轮来操作电动机的最大好处就是成本和简便性。安装具有多个档位的传动系统会瞬间增加成本和复杂性，从而增加汽车的制造成本和零售价格。考虑到电动汽车的价格已经比传统汽油车的价格高，制造商不太可能也不必要地去这样变相的提升价格。与耗电相比，单齿轮设计已经是大多数电动汽车的最佳选择，特别是在性能方面已经全面碾压传统动力总成的现状下再去进行这种＂多余＂且＂无用＂的研发显然是得不偿失的。
　　此回答仅做抛砖引玉，欢迎各位老司机补充！以上是个人的一点见解，同时如果有任何新车二手车相关的问题都可以关注我们公众号＂检车家＂咨询了解。或者直接在下方评论留言或者私信我。我一定尽我所能帮你解决。
　　新能源汽车不加变速箱，只用一个单速比的齿轮箱，跑高速时很费电，确实是一个设计缺陷。
　　这个问题来自于特斯拉，特斯拉的设计初衷是做电动跑车，这样才能吸引有钱人购买，跑车的典型指标是百公里加速时间，6秒，5秒，3秒几，甚至能超过大排量的燃油跑车。再加上环保的宣传，特斯拉成功走红，有钱人排队等候提车。
　　为了缩短百公里加速时间，就不能使用多速变速箱，因为换挡时间要增加1-3秒，这个影响可是太大了！
　　特斯拉售价很高，根本不在乎加个变速箱的成本，要的是跑车的性能。
　　国内的电动汽车，不问青红皂白，通通拿特斯拉当标杆，当偶像，处处模仿特斯拉，特斯拉不用变速箱，那么天经地义，电动汽车就不能用变速箱，为什么？因为特斯拉不用变速箱！这就是某些人的思维模式。BYD的542，不也是夸耀5秒破百吗？以国内的交通状况，追求几秒破百，有什么用呢？
　　现在电动汽车逐步成为人们的通勤车辆，也经常要跑高速，增加一个变速箱，显得很有必要了，我们的电动汽车经济时速只有60公里，跑80还凑合，时速过100公里，掉电很厉害。
　　加个变速箱并不贵，不到2万元，CVT或4AT都可以，至少加个2挡变速箱，跑高速会改善很多。
　　不是成本的问题，也不是没有变速箱可以选用，关键是观念问题，跟在特斯拉屁股后面爬，该结束了。
　　作为纯电动车主和一个爱琢磨的车主，纯电动车不用核心原因其实是四个字：事倍功半。纯电动车之所以高速耗电快，主要原因并不在于没有多档位。至于我为什么强调＂纯电动车＂而不说＂新能源车＂，我放到后面讲。
　　我自己的帝豪EV是少有的带转速表的电动车，别看100km/h高达6500转很吓人，但这跟它高速费电其实没有直接关系。因为纯电动机的高效运转区间比内燃机宽泛得多，在不同车速和负载下的驱动效率差别不大，并且不需要怠速，不像内燃机只能在中等负载和较低转速区间才能达到最高热效率。低速状态下车辆的行驶阻力（主要是风阻和滚阻）较小，电动车自然就比较省电。到了高速上，效率没有提升，阻力却成倍增加（尤其是风阻），为了克服更大的阻力，耗电量自然大幅升高。
　　上表是我根据相关公式和参数算出的不同车速下匀速行驶时车子对动力的需求。可以看到，随着车速的提升，车辆的滚阻线性增大，而风阻则是立方级增大，平路时速60km/h时，只需要输出7kw的功率就可以维持匀速，而到了120km/h，维持匀速就需要近32kw的功率是60km/h的4倍多。我的帝豪EV电池容量一共45kwh，满打满算，60km/h我能开6个多小时，但是120km/h只能开不到一个半小时。
　　尽管阻力的增长规律对于燃油车也适用，但内燃机在低负荷状态（中低速工况）窝工严重，停车还有怠速，造成燃油的能量浪费比例高，需要一定的阻力来把发动机保持在高效工况，只有在中高速巡航时，这个阻力的大小才足以维持发动机高效运转，且效率的增幅高于风阻的增幅，最终的结果就是高速比低速省油，与电动车相反。当然，如果车速继续加快，发动机效率不会再提高，而风阻却成倍增加，绝对能耗自然也成倍上升，所以超高速时纯汽油车又不省油了。对于SUV来说，120km/h就已经比100km/h费油了（但是千万别为了省油当移动路障）。电动车跑高速费电，汽油车跑高速却省油，这是物理规律。
　　开头我之所以强调纯电动车，是因为新能源范畴里的插电混动车大多是有变速箱的。尤其是宝马、沃尔沃、大众等欧系车的插电混动，基本都是在传统发动机和传动变速箱之间加入了一个电机而来（如上图）。这意味着，电机的动力也是要先经过变速箱才能驱动车轮的，所以变速箱有几个挡，纯电模式也有几个挡。
　　以大众的插电混动搭载的DQ400e变速箱为例，它是由6速湿式DSG+电机衍生而来。上图是蔚揽插混版（国产迈腾的旅行版）纯电模式110km/h巡航时的仪表盘状态，很显然，这时已经挂上了6挡，然而百公里电耗还是要23kWh/百公里，和一个挡没什么本质区别。因为高速耗电快，核心还是行驶阻力大增。这6个挡尚且没啥节能效果，只加一个挡就更不好使了，还增加了不必要的电控逻辑和结构件，犯不上。
　　在加速层面，多档位变速箱也没啥实用性。上面的动图是大众插混纯电模式地板油过程，从0-80km/h就挂到了4挡，每次换挡瞬间还有明显的功率损失，而单速的纯电动车基本都可以保持在最大功率输出，反而更有利于加速。
　　给电动车增加多档位变速箱，真正看得见的好处也就是在电机功率足够的前提下提升车子的极速。比如我这台车红线转速12000转，对应的车速是180km/h，即便是电机功率有二三百kw，也会因为达到转速上限而不能达到更高车速。特斯拉的车加速很快，P字头车型0-100km/h堪比超跑，但极速却比较低，100km/h-200km/h的加速力度衰退得也比较快，就是这个道理。一方面是没有变速箱导致电机转速限制了极速，另一方面是电机的峰值功率是在转速范围的中段，到了后段超高转速区域，受制于电机自身特性和热保护等因素，就达不到最大功率了。你看上图特斯拉P100的加速，100km/h以内时表显功率明显在400kw以上，到了更需要功率的200km/h+反而降到400kw以内了。这种情况下，给电动机加个档位确实会改善极速和动力衰退问题。性能车可以这样尝试，但家用车就完全没必要了。
　　新能源车即便配备一个变速器，也依然没办法解决高负荷（或全负荷）运行时、耗电量大的问题，电车高负荷运行时消耗电量大的本质在于电池包的能量、远没有一箱子燃油大（100千瓦时的电池包几乎没有40L的汽油能量多，平均热效33%时），所以本质还是在于能量密度上，毕竟配备100千瓦电池包的车子并不是很多！
　　内燃机汽车配备变速器有两点原因，其一作为一个扭矩放大器使用、确保内燃机汽车顺利完成起步、提速，其二压制转速、使发动机保持在理想负荷区间（高效率）运行，没办法内燃机高效转速区间太窄了，比如某热效率40%的内燃机、只有在2500转时才能达到峰值40%热效（如上图），其所谓的高效区间可以说是在2300转-2800转之间（或者说是2000转以上、3000转以下）！
　　也就是说内燃机高效区间最多仅仅是1000的转速范围；所以配备个变速器，在满足车子达到驾驶者所需求的车速时、尽可能的把转速稳定在这个高速区间；但电机则完全不同了、它的高效转速区间太宽泛！鄙人记得某款永磁电机峰值效率达到95%，负荷效率在90%-92%，而高效范围可覆盖4000-10000转，也就是说在6000转的跨度中、电机皆可维持高效，所以还有必要配个变速器、来调速么！
　　燃油汽车为什么一定要配变速器
　　内燃机要有怠速、即便不工作时，因为一旦停止怠速、发动机=熄火；况且内燃机怠速时转速偏低，扭矩不足、输出功率也低，完成起步太困难；扭矩不足时、压紧离合器片一定拖不动车子，还会被静止的车子反拖成熄火状态=起步失败！那么配备一个变速器就可以解决问题了，1挡齿轮比较大、假设为4.5左右（1挡齿轮比一般都在4、5之间），假设尾牙为3！
　　那么在1挡时、发动机输出扭矩可以达到原来的4.5*3=13.5倍，假如某车、踩油起步时达到1200转且输出扭矩70nm（假设），那么在变速器的放大作用下，传递到驱动桥上的总扭矩可以达到70nm*13.5=945nm、这样一来扭矩够了车子完成起步！这就是内燃机汽车已定要配变速器的原因，没办法内燃机低转速时扭矩太孱弱、车子又太重！最早期变速器的作用就是为了解决起步困难、提速慢的问题，后来随着能源问题的出现、变速器也成了控制能耗的调速设备！
　　电车为何可以不配变速器
　　其实电车也配备了变速器、只不过不是广义的变速器（后文会讲）；内燃机要获得更大扭矩只能依赖转速、没转速就没劲，而0转等于0扭矩！而电机则不同，电机扭矩表现要更好，其次只要起步电压足够大、电机即便0转也能输出峰值扭矩，且随着转速攀升、扭矩会保持一段很稳定状态，这就是同样功率范围下、跑01燃油车很难跑过电车；所以电动车并不需要广义上的多挡位变速器！
　　而实际上电动车也具备变速器、只不过是单挡位变速器，可以理解成具备燃油车变速器多个挡位其中的一个挡（当直传理解）；拿民用电动车为例、电机扭矩范围在250-350nm之间（大多数，高端的除外），通过单挡位变速器传递到轮上后，基本能保证轮上总扭矩在1000nm左右，所以让电动车完成起步、提速足够（对比5段中的例子），所以对于大多数家用电动车而言、没必要配备多挡位变速器，单挡位足够！当然随着电车不断普及，未来可能会出现一些纯电动的载重机械、这些机械必然配备多挡位变速器，因为载重负荷多大！
　　那么电车高速耗电量为什么大？
　　其实啥车高速行驶消耗能量都大，内燃机汽车同样如此、自行车蹬快了还饿的快呢，道理简单不？既然高速行驶、能量消耗都非常大，那么就需要拼能量储备了，也可以理解成能量密度的比拼；
　　某15万左右电动车：电池容量接近60Kwh
　　某15万左右燃油车：油箱40L（内燃机平均效率按照30%计算，热效*燃效*机械效率之后）
　　1L汽油=约0.75千克
　　40L汽油=30千克
　　1千克汽油燃烧可释放=约46兆焦耳
　　30千克汽油=1380兆焦耳
　　1Kwh=3.6兆焦耳
　　60Kwh=216兆焦耳
　　这就是比较的结果，40L燃油进行燃烧可以释放1380兆焦耳热量，而60Kwh的电池组只能提供216兆焦耳；内燃机效率按照30%来计算（几乎低于平均值），1380兆焦耳中依然能有414兆焦耳用于行驶；而即便电机效率做到100%、也只有216兆热量，所以即便内燃机具备超高的热损失、但由于液态燃料很高的能量密度，所以在一定程度上掩饰了高速行驶高耗油量的本质；
　　而电机的效率远比内燃机高；高速行驶时的功耗也远低于内燃机，但这终究不是比拼效率、功耗的问题，本质则是储备问题；牵扯到能量储备，变速器起到的作用就小了，所以即便给电动车人配个多挡位变速器、也同样解决不了高速行驶耗电量大的问题，况且高速行驶功耗大是空阻带来的结果，无论是燃油车还是电动车亦或是人力车都没办法避免，这就是车速越快、空阻越大、功耗越高的本质！
　　新能源车很少加变速箱，最主要的原因是电机的转速范围大。一般内燃机的理想转速区间是1000转到3500转，我们假设内燃机没有变速箱，发动机1000转的时候，车子速度为10km/h，那么3500转对应的速度是3500/1000*10km/h=35km/h，所以，我们需要变速箱通过不同的齿轮比来改变发动机转速和车子速度的关系。而电机的转速可以高达20000转，以上面1000转对应10km/h的例子计算，电机20000转对应的速度为200km/h，换而言之，电动车不需要像燃油车那样通过变速箱来改变转速和车速的关系。电机的特性曲线和传统燃油机发动机特性曲线也不一样，相同功率的电机和燃油机相比较，电机的起始扭矩比燃油机大得多，所以，电机也不需要在低速的时候借助变速箱来增加驱动轮的扭矩。根据能量守恒定律，变速箱改只能提高能量的利用率，并不能凭空增加功率。电机转速只有在基速带上时，也就是在超低转速的时候，才能输出最大扭矩。假设电机以基速带的上限转速工作，此时电机输出扭矩最大，我们通过加装变速箱来提高车速，但是驱动轮的输出扭矩会随着档位变高而相应变小，当输出扭矩提供的牵引力等于或小于汽车行驶的阻力时，车子受限于电机的功率，就不能再通过更高档位了提高车速了。所以，变速箱理论上来说可以一定程度上提高电动车的效率，但是考虑到加装变速箱的额外重量和变速箱的研发、生产成本，提高的这点效率得不偿失。最后，变速箱和发动机是燃油车最重要的两个部分，变速箱并不是＂只增加一个齿轮＂那么简单的事。
　　电动汽车是否能通过变速箱解决高电耗的问题
　　这是个比较有意思的问题，电动汽车似乎＂都没有＂变速箱；电机匹配减速器之后由电控控制电流来调速，车速越高行驶阻力越大，需要的输出功率也会更大，那么能不能通过变速箱来降低车辆的运行转速，通过降低转速来控制电耗了？
　　理论上是可以的，而且也确实有车辆用多个前进挡的变速器；在乘用车中有极少数的高性能车测试过，但却没有真正的普及。真正使用普通变速箱的是部分商用车型，比如用低转电机的客车，参考下图。
　　「AMT」（电控机械自动变速器）用于一些电动客车，但也有一些客车使用轮边电机直驱，为什么会有这种区别呢？原因正在于车辆装备的电机水平的不同，有些使用低转电机的车就需要用变速箱来控制转速；也就是像内燃机与变速箱一样，把不同车速的转速控制在相当的范围内。
　　而之所以要降低运行转速，是因为电机有恒扭矩和恒功率的特点；恒扭矩指车辆起步瞬间即可爆发最大扭矩，扭矩和转速是相乘的关系，相同转速的扭矩越大则车辆的动力就会越强。但是在高转速恒功率区间扭矩会下降，于是动力表现也就会下降很多；不过这种控制方式主要还是为控制动力，毕竟这些客车主要用于重载的公交车，动力不足会降低车辆的通勤效率，其次则是通过控制输出功率以降低电耗。
　　小微型代步汽车为何不使用传动变速箱呢？
　　这里所谓的＂小微型＂并不是指4米左右的小车，而是按照规则区分车型标准的6米以内、九座（含）以下的所有车型；这些车都没有使用普通变速箱，但是技术似乎并没有障碍？貌似只是把内燃机换成电动机，通过离合器或变矩器一样可以连接AT/DCT等变速箱吧。理论上是这样，但实际却很难。超高转速超大扭矩
　　小微型车使用的电机往往在1.5-2.0万转区间，这与方程式赛车使用的内燃机相当；普通家用代步车的极限转速往往只是6500转左右，柴油机低至4000转上下。由此可见电机的转速究竟有多高了，那么传统齿轮箱以极高的转速运行，这对于变速箱的材料、润滑、散热的要求是不是也非常高？答案是肯定的，重点是在如此高的转速标准中换挡，如果出现问题后果会怎样，这是要思考的问题。
　　同时电机有恒扭矩发力的优势，代步汽车基本都是在中低车速路段行驶；那么不论使用离合器还是变矩器就都要高频率的承受最大扭矩，使用湿式双离合也存在半联动，起步最大扭矩打磨离合器和压盘会严重降低使用寿命。液力变矩器即便在低速挡用液力传动而不考虑磨损，但 2挡或时速稍高也还要用单向离合器推动泵轮与涡轮刚性结合，磨损也会比较严重；更重要的是变矩器会增加动力损耗，用这种变矩器会在主要代步的阶段增加电耗。
　　对于高转电机而言如何换挡是个麻烦的问题，如何稳定的传动也是个麻烦的问题；用超高标准的材料打造出来的变速箱，其成本会是多少也需要考虑，这样看来似乎小微型车不适合用传统变速箱了。
　　高功率电机似乎并不需要变速箱
　　高速公路的限速标准只是 120km/h，功率足够高的电机只要有足够大的扭矩，在限速范围内基本还不会达到扭矩大幅下降的程度；也就是电耗的增长程度不会很夸张，不过这还不是最重要的因素。
　　汽车使用的永磁同步电机效率很高，内燃机的热效率平均30%左右，电机到达80%~90%也没有问题；也就是说电机的能耗等量换算可以比内燃机低三倍左右，那么即便高速行驶的时候电耗高一些，相比内燃机也要节省的多了。比如测试过的一些A-C级电动和插电混动汽车，以120km/h的时速行驶中，平均电耗15kwh/100km也就差不多了；这只是相当于5L/100km的油耗，还有必要再投入很高的成本去进一步降低吗？
　　咱们来算一算用车成本吧，B级电动或混动汽车以纯电模式通行，按照15kwh/100km的电耗计算；电价即便按照快充桩1元一度为标准，百公里也就是15元、每公里只是一毛五。相同尺寸、相当性能与相当整备质量的燃油车，高速巡航的油耗会在10L/100km左右，以95号汽油为标准则为百公里70元上下，每公里要七毛。
　　电动汽车在不使用变速箱来控制转速的前提下，每公里的开支按照高标准计算也低了接近五倍，日常代步的电耗可以低十倍甚至更多；用车成本决定了没有必要再去进一步控制电耗了，只要动力电池的制造成本能越来越低，实际续航达到500-700公里之间则以燃油汽车的实用价值不无二致——电动汽车已经因动力电池的成本造成了价格目前还略高于同级燃油车，再加上高标准的变速器让价格进一步提升，车辆即便能增加续航里程又能被接受吗？
　　编辑：天和Auto-汽车科学岛
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　　还真有解释那么复杂的，真的假的
　　能量守恒，OK？内燃机本身损耗大，高速平稳，所以相同距离平均下来省油，但不代表高速单位时间功率低啊
　　电车，内损相对少，加了变速箱增加损耗
　　车速快，风阻力大，Q=f*s，同样距离，耗能就大，和变速箱有鬼关系，越加越耗电
　　任何物体在空气中移动，速度越快，风阻越大，维持速度需要的动能就越大，没错吧？
　　燃油车高速8升/百公里，低速10升/百公里，感觉省油，不是因为高速耗能少，是因为加了变速箱在低速浪费大，但是没有变速箱燃油车没法跑。
　　长期用一个不正确的标准去解释汽车油耗，久了，形成思维误区；变速箱是能量传递的中间环节，都知道中间环节越多，损耗越大。
　　新能源车是电机驱动，不用变速箱也能跑，所以，变速箱这个中间商被抛弃了。加个无用的东西更费电。
　　目前上市只有保时捷taycan上的2档变速箱还比较优秀，有变速箱可以解决高速续航能耗问题，以及车内NVH，为什么国内车企还有特斯拉没有用变速箱？1、增加成本；2、变速箱技术壁垒。
　　电机的最大功率区间电机转速非常高，远大于燃油车发动机最大转速，再加上电动机扭矩普遍做的很大，换挡冲击以及可靠性问题难以解决。
　　电车如果用上变速箱，2档甚至3档，那么电车的高速电耗以及整体续航水平会有质的飞跃
　　首先需要明白增加变速箱会带来降低传动效率，增加整车质量，提高整车成本，同时换挡就会存在顿挫的可能性。  再来说说电耗大多数燃油车最佳经济时速都在80到90公里，然后就会随车速增加而油耗增加，发动机变速箱主要是解决低速扭矩不足的问题。电动机不存在低转速扭矩不足的问题。然后在国内限速120的法规下，降低高速能耗还有一个办法就是提高电机最大转速，也就是提高电动机高效运行区间。