گیربکس خودرو برقی چرا فقط یک دنده دارد؟ بررسی مزایا و معایب خودرو تکدنده

گیربکس خودرو برقی چگونه کار می‌کند؟

وقتی که برای اولین بار سوار یک خودروی تمام برقی می‌­شوید ممکن است تعجب کنید که چرا در کنار شما دسته دنده وجود ندارد. هنگامی که راه افتادید ممکن است کاملا از این قضیه شگفت‌­زده شوید که چرا  دنده با کاهش و افزایش سرعت خودرو مثل یک خودرو با دنده­‌ی اتوماتیک تغییر نمی‌­کند. دلیلش این است که به طور کلی در یک خودروی برقی دنده­‌ای وجود ندارد.

خودروهای الکتریکی بر خلاف خودروهای بنزینی و گازوئیلی گیربکس چند سرعته ندارند. در خودروی برقی تنها یک دنده کار بقیه را انجام می‌­دهد. این امر زمانی جذابیت بیشتری پیدا می­‌کند که شتاب سریع بعضی از خودروهای برقی را می‌­بینیم. به طور مثال خودروی تسلا مدل S سرعت صفر تا صد کیلومتر بر ساعت را در ۵/۲ ثانیه طی می‌­کند که از اکثر خودروهای سوپراسپرت سریع­تر است.

چرا گیربکس خودرو برقی فقط یک دنده دارد؟

دلایل زیادی وجود دارد که چرا خودروهای برقی فقط یک دنده دارند. اولین دلیلش این است که موتورهای الکتریکی دور موتور بسیار بالاتری نسبت به موتورهای احتراق داخلی دارند. یک موتور الکتریکی معمولی می­‌تواند به دور موتور rpm ۲۰٫۰۰۰ برسد که این عدد در یک خودروی معمولی چیزی حدود ۴ تا ۶ هزار rpm است.

همچنین به دلیل همین محدوده دور موتور بالا، موتورهای الکتریکی بازدهی توان بالایی دارند. یعنی آن­‌ها برای ارائه عملکرد بهینه مجبور به کار در یک محدوده کوچک دور موتور نیستند. این همچنین به این معنی است که خودروهای برقی از دور موتور صفر گشتاور ثابتی دارند پس آن­‌ها برای رانندگی با سرعت پایین یا شتاب­‌گرفتن به یک محدوده خاص دور موتور نیاز ندارند.

با موتورهای الکتریکی بیشتر آشنا شوید| برای شروع یادگیری کلیک کنید

دلیل اینکه خودروهای بنزینی معمولی به گیربکسی با چند دنده نیاز دارند این است که موتور فقط قادر به تولید گشتاور و توان قابل استفاده در یک محدوده باریک از سرعت موتور است. نسبت‌­های مختلف دنده به یک موتور احتراقی معمولی کمک می‌­کند تا در سرعت‌­های مختلف در محدوده توانی مشخص باقی بماند. به همین دلیل است که یک خودروی بنزینی به راحتی با دنده یک تا ۳۵ کیلومتر بر ساعت شتاب می­‌گیرد ولی بدون رسیدن به محدوده دور موتور سریع­تر نمی‌­رود.

خودروهای برقی می‌­توانند با یک دنده با کمی سازش در سرعت­‌های پایین به سرعت‌­های بالا برسند. کاری که مهندسان انجام می‌­دهند این است که نسبتی از دنده را انتخاب کنند که تعادل خوبی بین شتاب و حداکثر سرعت ایجاد شود. اگر این نسبت پایین انتخاب شود، موتور به سرعت شتاب خواهد گرفت ولی ممکن است حداکثر سرعت به مقدار پایینی محدود شود. متاقابلا اگر مهندسان نسبت بالایی انتخاب کنند، دنده ممکن است برای سرعت­‌های بالا بهینه باشد اما شتاب­‌گرفتن افت پیدا خواهد کرد.

آیا خودروهای برقی می‌­توانند بیش از یک دنده داشته باشند؟

برخی از خودروهای برقی گیربکس چند مرحله‌­ای دارند. برخی تیم‌­ها در رقابت­‌های فرمول E که مسابقه­‌ای برای خودروهای الکتریکی است انتخاب کرده­‌اند تا خودروی آن­‌ها با گیربکس سه سرعته کار کند. اگرچه خودروها محدود به حداکثر توان خروجی kW ۱۷۰ هستند ولی سرعتی که در آن به این حد توان می‌­رسند مهم است. بعضی تیم­‌ها مثل Audi در سال ۲۰۱۷ خودروی خود را با گیربکس سه سرعته وارد مسابقات کردند. افزودن گیربکس به خودرو کمک کرد تا کمی سریع­تر به حداکثر توان خود برسند. اگرچه برای فصل ۲۰۱۸ این تیم تصمیم گرفت تا سیستم انتقال راندمان بالا را با یک دنده اجرایی کند.

کتاب درباره خودرو برقی می‌خوای؟ برای وارد شدن به بزرگ‌ترین مرجع کتاب درباره خودرو برقی کلیک کن

---

برای خودروهای جاده­‌ای، شرکت مهندسی GKN Driveline اخیرا یک خط برقی دو سرعته تحت عنوان eTwisterX را معرفی کرده­ است. به عبارت ساده­تر، اضافه شدن دومین دنده اجازه می‌­دهد تا شتاب بهتر شود و حداکثر سرعت از خودروهای الکتریکی تک دنده بیشتر باشد. برای شتاب­گیری، خودروی برقی در دنده اول قرار دارد و به آن کمک می‌­کند تا سریع‌­تر راه بیوفتد. وقتی که خودرو در بزرگراه است خودرو به صورت خودکار وارد دنده دوم می‌­شود تا  خودرو رانندگی بهتری در سرعت بالاتر ارائه کند و حداکثر سرعت بالاتر رود. چنین سیستمی در خودرو Porsche Taycan مورد استفاده قرار گرفته است.

آیا این یعنی خودروهای پلاگین و هیبرید موتور الکتریکی با بیش از یک دنده دارند؟

اکثر خودروهای هیبرید یک موتور الکتریکی استاندارد تک دنده­‌ای دارند و به یک چرخدنده سیاره‌ای متصل هستند، چراکه این سیستم ارزان­‌تر است و تولید آن برای سازنده خودرو از پیچیدگی کمتری برخوردار است. همانطور که در بالا هم توضیح داده شد، واحدهای تک دنده از لحاظ کارایی یا بازدهی به میزانی خوب هستند که دیگر نیازی به گیربکس دو یا سه سرعته نیست. البته برخی از خودروهای هیبریدی از گیربکس CVT استفاده می‌کنند.

مزیت تک دنده بودن چیست؟

از دیدگاه تولیدکننده بزرگترین مزیت داشتن یک دنده سادگی و هزینه تولید پایین‌­تر است. ساخت خودرویی با چندین دنده به نسبت پیچیده‌­تر است و هزینه بیشتری به همراه خواهد داشت که قیمت خودرو را افزایش می‌­دهد. با توجه به اینکه خودروهای برقی در حال حاضر هم قیمت بالاتری نسبت به خودروهای معمولی دارند بعید به نظر می­‌رسد که خودروسازان بخواهند بی‌­مورد به قیمت آن بی­افزایند. به خصوص اینکه عملکرد خودروهای تک دنده­ای بهینه است و عملکردی برابر یا حتی بهتر از پیشرانه‌­های معمولی ارائه می‌­دهد.

این متن توسط احمد حاتمی تهیه شده است.