锦上添花还是画蛇添足? 全面分析电动汽车是否需要变速箱

变速箱是传统内燃机汽车的标配，却时常缺席于电动汽车(纯电动，不包括混合动力)。那么，电动汽车到底需要变速箱吗？

本文从2个层面来分析这个问题：

1. 为什么电动汽车可以选配变速箱，而传统内燃机汽车必须配，没有选择权？

2. 如果电动汽车可以选配变速箱，那么变速箱是锦上添花还是画蛇添足呢？

首先，为什么电动汽车可以没有变速箱？

与电动汽车的电机相比，内燃机是一个复杂得多的系统。经过上百年的改进，现代内燃机的性能已经相当强劲了。在武林中，内燃机就是一个高手，但是这个高手有几个弱点：

特点1. 低转速下无法输出转矩(武林高手站着不动打拳，是没力的。必须边跑边打才有力)。

特点2. 高转速下最大输出转矩急剧降低(跑太快了，也没力出拳了)。

综上，内燃机的可工作范围较窄，典型范围1000-4000rpm。

这会带来什么问题呢？

首先，没法启动汽车；

其次，不能兼顾低速或高速行驶(若减速器的减速比高，则只能低速不能高速；若减速器的减速比低，则只能高速不能低速)。第一电动网友“无往”在《电动汽车为什么不需要很多前进档？》中也表达了此观点。

变速器与离合器就是为了解决这两个问题而生：

1. 离合器断开时切断阻力，使内燃机可以在无负载的情况下启动，进入舒适的“工作范围”。仅有离合器还不行，变速器也要挂在低速档，从而使内燃机有足够的输出转矩使车辆加速。

2. 车辆在加速或在不同速度的巡航过程中，变速器要换到合适档，以使内燃机能够顺畅地工作。

而电动汽车的电机，与内燃机相比，有两个特点：

1. 低速，甚至零转速下也可以输出很大的转矩。

2. 工作范围特别广，典型范围0-7000rpm。(当然，以永磁同步电机为例，在高转速下，输出转矩也会逐渐下降)。

正是由于以上两点，即使没有离合器与变速器，电动汽车也是可以正常工作的。

这一层面问题比较简单，各方观点也达成了共识：没有变速箱，电动汽车照常可以跑，而内燃机就歇菜了。

而第二个层面的问题就比较复杂了。

对电动汽车来说，变速箱是锦上添花还是画蛇添足呢？

A) 增加变速箱，会增加电动汽车成本？

B) 增加变速箱，会增加电动汽车重量？

C) 增加变速箱，经济性提升有限？

如果只是浅层次的分析，很容易得到错误的结论：平空增加了一个变速箱，那成本当然要上去了啊，重量肯定要提升了啊！为了得到相同的性能。

关于这个问题，我想以一个经典车型为例来进行分析：

特斯拉的第一个车型Roadster的最初设计是180kW电机+2档变速箱，后来由于变速箱生产质量的问题，被迫采用了第二种方案，取消了变速箱，但为了达到相同的动力性能，使电机功率增大到240kW才能达到相同的性能。为了配合更大的电机，电池也需要从60kWh增大到80kWh以提供更大的输出功率。(详见wiki百科的Roadster词条，具体数据可能有出入，请指正)

让我们总结一下：

原方案： 180kW电机 + 60kWh电池 + 变速箱

新方案： 240kW电机 + 80kWh电池

以此例来看，“为了达到相同的动力性能”，特斯拉的新方案去掉了变速箱，但被迫换用了更大的电机，以及20kWh的电池。大体估计一下，这成本与重量肯定都上去了！

因此，至少以特斯拉的例子来看，增加变速箱，是可以降低电动汽车成本的，是可以降低电动汽车重量的。为了避免错误的分析，一定要记着前提：“为了达到相同的动力性能”。

再分析一下，增加变速箱，经济性提升有限吗？

量化的计划需要详尽的仿真。定性的来看，在现阶段的商业环境下，电动汽车为了取得市场，一般要具备很高或较高的动力性，简单的来说就是用更大的电机。而动力性与经济性一般是存在trade-off的关系的。

打个比方吧，动力性就是一匹奔跑在草原上的骏马，使驾驶员在超车、跑高速、起步时很爽；而经济性就是一头忙碌在农田的黄牛，勤恳地工作，使驾驶员在巡航时可以尽可能地居家省油。如果让骏马去耕地，让黄牛去草原，都不太合适。而电动汽车为了能卖得出去，就必须得强调自己既是骏马、又是黄牛。这时候，就需要变速箱才能骏马与黄牛心得。

网友鱼非鱼在《电动汽车为什么不用变速箱来控制转速?》提出一个观点，就是一匹骏马电动车，即使没有变速箱，黄牛特性差一点，但也只不过多费了5%的电而已。而电费那么便宜，” 5毛钱一度电计算，不过才7毛5分钱”。

对此观点，个人有两点看法：

a) 变速箱节省5%的电量是一个保守的值。

b) 在里程焦虑普遍存在的情况下，节省的电量不应该以电费来计量，而应该以电池容量来计量。比如说，省下了1度电，不应该算做省了5毛钱，而应该计算为多买了1kWh的电池。

综上来看，对电动汽车来说，变速箱是锦上添花，而不是画蛇添足。

那么，为什么国内外还是有好多电动汽车没有变速箱呢？

并非他们不懂得锦上添花的道理，而是因为：

1. 国外：适配于高速电机的变速箱生产不出来。典型例子是特斯拉，那个变速箱供应商搞不出来，使特斯拉的车晚出来一年，差点把特斯拉搞死。

2. 国内：变速箱供应链弱、整车厂集成控制能力弱，导致不想用变速箱。(这些设计出来的电动汽车估计也没打算真的卖吧)这一般出现于国内的厂家。这里值得一提的是，电动汽车如果不用变速箱，连离合器都可以省了，这使整车集成的难度大为降低啊！

对本文做一个总结吧，3个观点：

1. 没有变速箱，传统内燃机汽车就不能跑了，电动汽车照常跑。

2. 有变速箱，电动汽车会更好，是锦上添花，而不是画蛇添足。

3. 国内外厂商也懂锦上添花的道理，但会由于其他方面的难处而弃用变速箱。