电动汽车为何不需要变速箱也能很平顺，燃油汽车为何需要变速箱？

摘要长期驾驶燃油汽车的司机，在换用电动或插电混动汽车（用EV模式）时，最大的感触是车辆一点顿挫都没有；其次是没有噪音、振动或气味，究竟是什么原因让电动汽车可以这样与众不同呢？咱们就

长期驾驶燃油汽车的司机，在换用电动或插电混动汽车（用EV模式）时，最大的感触是车辆一点顿挫都没有；其次是没有噪音、振动或气味，究竟是什么原因让电动汽车可以这样与众不同呢？

咱们就来了解一下两类车的区别吧，首先需要了解的是燃油汽车的「变速箱」；在发动机的转速可以升降，也就是能够调整输出功率（马力）的前提下——功率的波动等于车速的高低，这时候再加上一个变速箱是不是有些多余了。

图1：内燃机运行动态演示

图2：传统变速箱的齿轮箱结构

如果驾驶汽车时有过急加速超车经验的话，对于超车时的噪音，也就是所谓的“发动机声浪”肯定会印象深刻；因为噪音强度实在是太高，长时间处于这样的噪音环境中是一定会损伤听觉系统的。摩托车使用的发动机就是高转机，F1方程式赛车的内燃机转速可以达到20000rpm，超高的噪音都需要让头盔具有降噪功能，但是驾驶普通代步汽车总不能带着头盔吧。

所以从噪音的角度则需要考虑对行车转速（噪音）的控制，同时转速过高也会大幅提升发动机的运行温度与压力；过高的温度会降低机油的润滑能力，内燃机的磨损也会非常夸张，那么为了延长发动机的使用寿命也需要控制转速。

重点：想要控制油耗必须要控制转速！

内燃机的热效率是很低的，作为动力元使用、平均能达到30%左右就算难得了，即便最佳值会超过40%；因为最佳热效率只能在很窄的转速区间内实现，而且要在热车状态下才行，但行驶中的转速会在很宽的范围内波动，所以平均值其实是很低的。

热效率可以理解为有效利用的热能，比如消耗1L汽油实际只有0.3L燃烧产生的热能转化为动力，前提的都因冷却系统、运动摩擦、进排气等因素转化为其他非机械能的能量形态，说白了就是浪费掉了。

所以内燃机其实是功耗很高的，而转速越高做功频率也会越高，高转速会让耗油量飙升到几十甚至上百升/百公里的高标准，如果依靠发动机直驱、以转速调整功率、以功率调整车速的话，用车成本还能接受吗？

那么再综合噪音强度、振动强度、磨损程度，以及运行温度对车内温度的影响等因素，燃油汽车就不适合长时间以高转速运行了；于是就出现了变速箱，变速箱的功能其实不仅是“变车速”，更重要的是“变转速”。

举个例子：5MT

1挡转速3000rpm 时速20km/h
2挡转速3000rpm 时速40km/h
3挡转速2000rpm 时速50km/h
4挡转速2000rpm 时速60km/h
5挡转速2000rpm 时速100km/h

这就是变速箱的功能，通过大小齿轮的组合，实现相同发动机的转速达到不同的车速，转速不变则温度、噪音、磨损等程度可控，同时也实现了理想的车速。实现变速的方式其实很简单，比如1挡是发动机驱动小齿轮带动大齿轮（和车轮）转速，发动机和小齿轮的转速都很高，但是转了很多圈大齿轮才转一圈，所以车速就不会高；但小齿轮每转一圈都等于输出一次动力，那么1挡就是放大动力而限制车速，主要用于重载起步。

5挡的齿轮“反了过来”，发动机驱动大齿轮带动小齿轮运转，大齿轮转一圈小齿轮和车轮就能转很多圈，所以不需要发动机的转速多高也能实现高车速，只是此时的动力会差一些，因为高速行驶的运行阻力大。

核心问题：有变速箱就必然会有换挡顿挫问题！

换挡时需要先行分离运行中的大小齿轮，分离之后通过电磁阀操作，更换其他齿轮结合——这个过程是需要时间的，换挡时间越长则顿挫问题就会越明显。假设换挡之前的转速是2000rpm，这个转速可以实现50km/h的时速；而换挡过程中因丢开油门踏板，导致发动机转速回落到1300rpm，这个转速标准对应的功率马力当然会比2000转低，功率低则能实现的车速低。

低转速功率能实现的车速会低于滑行车速，但是功率又要大于滑行的惯性力；这就会出现“发动机制动”，好在换挡结束后就会加油门，如果不加油门就是持续发动机制动减速、加油门就是短暂发动机制动——一个减速再来一个加速，车身自然会晃一晃，驾乘人员在减速时会因惯性力前倾、加速时会因惯性力往后靠，这种感觉就叫做顿挫。

任何类型的变速箱都有这个问题，不论是手动挡、AT/DCT/AMT/CVT；因为换挡都需要时间、区别只是时间的长短，AT换挡时间较长所以顿挫会明显一些，除非是高标准的机型；干式双离合因离合器运行温度问题有明显的顿挫感，湿式双离合没有问题，且换挡速度快、实际可以比AT更平顺。

CVT换挡时不需要断开发动机和变速器的连接，理论上可以足够平顺；但是这种变速器也需要模拟固定速比的前进挡，控制单元的技术标准决定了也会有换挡顿挫的问题，有些品牌的机型一点都不比AT/DCT程度轻。但是电动汽车就没有这个问题，因为至少乘用汽车是没有变速箱的。

电机与内燃机不同，这种发动机在运行中没有磨损、噪音、振动的问题；因为不依靠燃烧做功，同时电机的结构非常简单，内部的转子和定子还是悬浮固定的不接触状态。所以电机即便以很高的转速运转也会很安静，使用寿命也会非常长；那么从NVH和用车成本的角度分析，变速箱已经没有什么意义了，从能耗方面分析又需不需要呢？

电机的“热效率”最高可以达到97%-98%，高标准的永磁同步电机总能超过90%；也就是说电机的能耗会比内燃机低三倍，按照1L＝3kwh计算，中大型的电动汽车也不过是15kwh/100km左右，只相当于5L/100km——是不是低了三倍呢？而且电的价格远低于汽油，15kwh的电的均价在12元左右，5L油的成本33元左右，同级燃油汽车以15L/100km的油耗为参考，成本在100元左右；能耗低三倍、用车成本可以低10倍上下，还用关心电机的转速高低吗？