بررسی علت استفاده از گیربکس تک‌سرعته در خودروهای برقی و تفاوت گشتاور موتور الکتریکی با موتورهای بنزینی در سیستم انتقال قدرت خودروهای برقی.
گشتاور فوری و بازه گسترده دور موتور الکتریکی، نیاز خودروهای برقی به گیربکس چندسرعته را رفع کرده و هزینه‌های نگهداری را کاهش داده است.
یکی از تفاوت‌های مهم خودروهای برقی با خودروهای بنزینی و دیزلی، ساختار ساده‌تر سیستم انتقال قدرت آن‌هاست. درحالی‌که بسیاری از خودروهای بنزینی به گیربکس‌های پنج، شش، هشت یا حتی ده سرعته مجهز هستند، بیشتر خودروهای برقی فقط از یک نسبت دنده استفاده می‌کنند. این تفاوت به معنای ضعیف‌تر بودن سیستم انتقال قدرت خودروهای برقی نیست؛ بلکه ویژگی‌های متفاوت موتور الکتریکی باعث شده است که در بسیاری از این خودروها، استفاده از چند دنده ضرورت نداشته باشد.
تفاوت عملکرد موتور الکتریکی و موتور بنزینی
موتورهای احتراق داخلی برای تولید قدرت مناسب به محدوده مشخصی از دور موتور نیاز دارند. گشتاور و توان آن‌ها با تغییر دور موتور دستخوش تغییر می‌شود و راندمان مطلوب نیز معمولاً در محدوده خاصی از دور و بار موتور به دست می‌آید. به همین دلیل، گیربکس باید با تغییر نسبت دنده، شرایط مناسبی برای حرکت خودرو در سرعت‌های مختلف فراهم کند.
در مقابل، موتور الکتریکی می‌تواند از همان لحظه شروع حرکت، گشتاور زیادی تولید کند. این ویژگی به خودرو اجازه می‌دهد بدون نیاز به تعویض چندباره دنده، از حالت سکون حرکت کند و به‌تدریج سرعت بگیرد. موتورهای الکتریکی همچنین در محدوده گسترده‌تری از دور موتور فعالیت می‌کنند و می‌توانند در سرعت‌های مختلف خودرو، نیروی محرکه موردنیاز را فراهم کنند.
البته گشتاور موتور الکتریکی در تمام دورها ثابت نمی‌ماند. معمولاً گشتاور بالا در دورهای پایین در دسترس است و با افزایش دور موتور، عملکرد آن وارد محدوده‌ای می‌شود که توان تقریباً ثابت می‌ماند. همین ویژگی، استفاده از یک نسبت دنده ثابت را برای بسیاری از خودروهای برقی امکان‌پذیر می‌کند.
گیربکس تک‌سرعته چه کاری انجام می‌دهد؟
برخلاف تصور رایج، بیشتر خودروهای برقی کاملاً فاقد گیربکس نیستند. آن‌ها معمولاً به یک مجموعه انتقال قدرت تک‌سرعته مجهز هستند که سرعت چرخش موتور را کاهش می‌دهد و گشتاور آن را برای چرخاندن چرخ‌ها افزایش می‌دهد.
موتور الکتریکی می‌تواند با دور بسیار بالایی بچرخد، اما چرخ‌های خودرو برای حرکت در سرعت‌های جاده‌ای به چنین سرعت دورانی نیاز ندارند؛ بنابراین، نسبت دنده ثابت میان موتور و چرخ‌ها، دور بالای موتور را به سرعت مناسب چرخ‌ها تبدیل می‌کند و گشتاور لازم را در اختیار آن‌ها قرار می‌دهد.
این مجموعه معمولاً ساختار ساده‌تری از گیربکس‌های چندسرعته خودروهای متداول دارد. تعداد کمتر قطعات متحرک و حذف سازوکار تعویض دنده می‌تواند وزن، هزینه ساخت و نیازهای تعمیر و نگهداری را کاهش دهد. همچنین، حذف برخی اجزای مکانیکی به کاهش تلفات انتقال نیرو کمک می‌کند.
خودروهای برقی چگونه دنده عقب می‌روند؟
در خودروهای بنزینی، حرکت رو به عقب معمولاً با استفاده از مجموعه‌ای از چرخ‌دنده‌ها در گیربکس امکان‌پذیر می‌شود؛ اما در بیشتر خودروهای برقی، موتور الکتریکی می‌تواند جهت چرخش خود را تغییر دهد. در نتیجه، چرخ‌ها در جهت مخالف می‌چرخند و خودرو به عقب حرکت می‌کند؛ بنابراین، برای حرکت دنده عقب معمولاً به یک نسبت دنده مکانیکی جداگانه نیاز نیست.
آیا خودروهای برقی هیچ‌وقت به چند دنده نیاز ندارند؟
اگرچه گیربکس تک‌سرعته برای بسیاری از خودروهای برقی انتخاب مناسبی است، استفاده از چند دنده نیز مزایایی دارد. نسبت‌های متفاوت می‌توانند به بهبود شتاب‌گیری، افزایش سرعت نهایی یا قرارگرفتن موتور در محدوده کارآمدتر کمک کنند؛ به‌ویژه در خودروهای پرفورمنس که هم شتاب بالا و هم سرعت نهایی زیاد اهمیت دارد.
برای نمونه، پورشه تایکان از گیربکس دو سرعته در محور عقب استفاده می‌کند. دنده اول به شتاب‌گیری کمک می‌کند و دنده دوم برای حرکت در سرعت‌های بالاتر در نظر گرفته شده است. بااین‌حال، افزودن دنده‌های بیشتر، پیچیدگی، وزن، هزینه و تلفات مکانیکی را نیز افزایش می‌دهد.
در نهایت، دلیل استفاده از یک دنده در بیشتر خودروهای برقی، توانایی موتور الکتریکی در تأمین نیروی محرکه در محدوده گسترده‌ای از سرعت‌هاست. وقتی یک نسبت دنده بتواند شتاب، سرعت نهایی و مصرف انرژی قابل‌قبولی فراهم کند، استفاده از گیربکس چندسرعته لزوماً مزیت بیشتری به همراه نخواهد داشت.
