刚开始转动时,电动机和发动机输出力的方法存在很大的差异。两者输出的力都可以用扭矩特性图来展示(图8.5),它表示的是发动机和电动机转动时所产生的扭矩。
图8.5 发动机和电动机的扭矩特性图
发动机转速加快时扭矩就会增大,而电动机从转速为0开始就能产生很大的扭矩。
发动机启动后处于每分钟转速500~600次的空转状态。当驾驶员踩下加速踏板转速逐渐加快时,扭矩也会慢慢增大。且当转速到达某一数值时扭矩会增加到最大值,此后即使转速加快扭矩也会逐渐减小。因此发动机的扭矩特性图呈山峰形。
当发动机转速较慢时,吸入发动机内的空气的强度也较小,因此此时的扭矩相对较小。转速加快时会吸入更多的空气,汽油量也随之增加,因此发动机的扭矩也会逐渐增大。但当转速超过某一数值时,汽缸和活塞的摩擦等各种阻力就会增加,使得扭矩逐渐减小。
而电动机没有空转状态,在驾驶员踩下加速踏板、电动机开始转动时,就能产生很大的扭矩。并且刚开始转动时电动机产生的力就是最大的,即能够产生最大扭矩。因此电动机的扭矩特性图呈梯形,在转速为0时达到最大值。如果增加了通入电动机的电量,那么电动机即使处于转速为0的状态也能产生很大的扭矩。
无论是发动机还是电动机,转速较高时扭矩都较小。但扭矩较小时如果加快转速,就能在短时间内产生很大的力,这就意味着一定时间内力的总量就会增加。也就是说,因为力的增加,汽车跑得更快了。在这一点上,发动机和电动机都是如此。
但由于有无变速器的巨大差异,两者的扭矩在输出方式上有很大不同。刚才我们了解到,发动机转速加快时扭矩才会增大,而电动机从踩下加速踏板汽车开始发动时,就能产生最大扭矩。正因如此,电动机才不需要依靠大小齿轮组合增加旋转力的变速器。在汽油动力车中,汽车发动时发动机转速很低,扭矩很小,因此需要利用变速器的齿轮组合增加力量来驱动汽车。
如上所述,电动机的扭矩特性与发动机的完全不同。与电动汽车一样,燃料电池车使用的也是电动机。利用电动机的扭矩特性,燃料电池车不使用变速器仍能以超过时速100km的速度高速行驶。由于加速时无需切换齿轮,因此驾驶时类似于汽油动力车中的自动挡汽车,而不是手动挡汽车。也正是因为没有变速器,电动汽车也就不会产生因齿轮切换引起的换挡冲击,因此能够行驶得更加平稳。
然而,即使从发动时开始就能产生很大的扭矩,一个小小的电动机也是无法驱动重达1吨的电动汽车的,因此就要利用差速器进行减速了。也有的电动汽车在每个轮子上都配备了电动机而不安装差速器,但此时要给每个电动机都装上减速齿轮,减速比大约为6:1。
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