امیرمسعود عابدین: یکی از بزرگترین تفاوتها هنگام رانندگی با یک خودروی برقی، اتفاقاتی است که زیر پای شما میافتد؛ یا بهتر است بگوییم اتفاقاتی که نمیافتد!
در این خودروها خبری از تعویض دنده نیست. نه صدای موتور قبل از سبک کردن دنده بالا میرود و نه گیربکس اتوماتیک بین ضریبهای مختلف جابجا میشود. در بیشتر خودروهای برقی، فشردن پدال گاز صرفا یک جهش قدرت نرم و پیوسته را از حالت سکون تا سرعتهای بزرگراهی در اختیارتان میگذارد.
دلیل آن این است که اکثر خودروهای تمامالکتریکی به جای گیربکسهای چندسرعته موجود در خودروهای بنزینی و دیزلی، از یک «دنده کاهنده تکسرعته» (Single-speed reduction gear) استفاده میکنند. اما چرا یک خودروی برقی میتواند تنها با یک دنده کارش را راه بیندازد، در حالی که یک خودروی بنزینی ممکن است به ۸، ۹ یا حتی ۱۰ دنده نیاز داشته باشد؟
پاسخ این سوال به تفاوت بنیادی میان یک موتور الکتریکی و یک موتور احتراق داخلی برمیگردد.
موتورهای الکتریکی نیازی به دندههای متعدد ندارند
براساس گزارش Motor۱، یک موتور بنزینی در محدوده نسبتا محدودی از سرعت (دور موتور) کار میکند که در آن میتواند گشتاور و توان مفیدی تولید کند. به همین دلیل است که گیربکسهای مرسوم دارای چندین دنده هستند: تا زمانی که خودرو از حالت سکون به سرعتهای بالا میرسد، دور موتور را در محدوده مفید نگه دارند.
در مقابل، موتور الکتریکی محدوده کاری مفید بسیار وسیعتری دارد. همین ویژگی این امکان را فراهم میکند که موتور به یک دنده کاهنده ثابت متصل شود و خودش به تنهایی طیف بسیار گستردهتری از سرعتهای خودرو را پوشش دهد.
مزیت دیگر، نحوه تحویل گشتاور است. موتورهای الکتریکی میتوانند از همان دورهای بسیار پایین گشتاور قابل توجهی تولید کنند؛ یعنی دقیقا همان چیزی که خودرو هنگام حرکت از حالت سکون به آن نیاز دارد.
نیازی نیست منتظر بمانید تا دور موتور بالا برود تا خودرو شتاب بگیرد. یک خودروی برقی میتواند از یک دنده کاهنده ثابت برای چند برابر کردن گشتاور موتور و ارسال مستقیم آن به چرخها استفاده کند.
چرا خودروهای بنزینی به دندههای بیشتری نیاز دارند؟
موتورهای بنزینی پنجره عملکردی بسیار تنگتری دارند، بنابراین افزودن دندههای بیشتر به مهندسان اجازه میدهد تا موتور را همواره نزدیک به مفیدترین محدوده کاری خود نگه دارند.
به همین دلیل است که خودروهای بنزینی امروزی میتوانند گیربکسهایی با ۸، ۹ یا حتی ۱۰ دنده جلو داشته باشند. هر ضریب دنده به موتور کمک میکند تا با تغییر سرعت خودرو، بهینهتر کار کند.
یک خودروی برقی تقریبا با چنین مشکلی مواجه نیست. موتور الکتریکی به جای تعویض مکرر ضریب دندهها برای راضی نگه داشتن موتور، میتواند همگام با شتابگیری یا کاهش سرعت خودرو، سرعت چرخش خود را کم یا زیاد کند.
نتیجه، سیستم انتقال قدرتی است که میتواند شتابگیری نرمی را بدون تکانهای محسوسِ ناشی از تعویض دنده در گیربکسهای معمولی ارائه دهد.
این «یک دنده» اصلا چه کاری انجام میدهد؟
مهم است بدانید که که ساختار تکسرعته در خودروهای برقی صرفا یک اتصال مستقیم ساده بین موتور و چرخها نیست.
موتور برقی معمولا بسیار سریعتر از چرخها میچرخد، بنابراین سیستم انتقال قدرت از یک «دنده کاهنده ثابت» استفاده میکند تا سرعت چرخشی موتور را کاهش داده و در عین حال، قبل از رسیدن نیرو به چرخها، گشتاور را چند برابر کند. ساختار پایه به شرح زیر است:
-
موتور الکتریکی: نیروی چرخشی را تولید میکند.
-
دنده کاهنده (Reduction Gear): سرعت چرخشی بالای موتور را کاهش میدهد.
-
دیفرانسیل: به چرخهای محرک اجازه میدهد در پیچها با سرعتهای متفاوتی بچرخند.
-
چرخها: نیروی مکانیکی را به حرکت رو به جلو تبدیل میکنند.
از آنجا که ضریب دندههای متعددی برای تعویض وجود ندارد، این سیستم از نظر مکانیکی بسیار سادهتر از یک گیربکس چندسرعته سنتی است.
داشتن یک دنده به این معنی نیست که همه خودروهای برقی تکدنده هستند
در قانون «خودروهای برقی یک دنده دارند» یک استثنای مهم وجود دارد. همه خودروهای برقی از گیربکس تکسرعته استفاده نمیکنند. برخی از خودروهای برقی قدرتمند و تمرکزیافته بر کارایی، از گیربکسهای دو سرعته بهره میبرند.
پورشه تایکان و برادرش آئودی e-tron GT دو نمونه شناخته شده هستند. اکسل عقب آنها از یک گیربکس دو سرعته استفاده میکند که دنده یک به شتابگیری اولیه کمک میکند و دنده دو برای بازدهی و عملکرد بهتر در سرعتهای بالا طراحی شده است. یکی دیگر از خودروهای برقی دارای گیربکس دو سرعته، جدیدترین نسل مرسدس بنز CLA بر پایه پلتفرم MMA است.
گیربکسهای چندسرعته زمانی منطقی هستند که خودروسازان بخواهند جنبههای مختلف عملکردی یک خودروی برقی را بهینهسازی کنند. ضریب دنده سنگینتر (پایینتر) میتواند به شتابگیری یا بالا رفتن از شیبهای تند کمک کند، در حالی که ضریب دنده سبکتر (بالاتر) میتواند سرعت چرخش موتور را در سرعتهای بالای جادهای کاهش دهد.
با این حال، دندههای اضافی باعث افزایش وزن، پیچیدگی، قطعات متحرک بیشتر و استهلاک احتمالی میشوند. اگر یک ساختار تکسرعته بتواند شتاب، حداکثر سرعت، بازدهی و دوام مورد نظر را ارائه دهد، دلیلی برای اضافه کردن این پیچیدگی وجود ندارد.
آیا خودروهای برقی میتوانند از دندههای بیشتر سود ببرند؟
گاهی اوقات، بله. یک گیربکس چندسرعته به مهندسان اجازه میدهد تا از ضریبهای مختلف برای شرایط رانندگی متفاوت استفاده کنند. این امر بهویژه برای خودروهایی که عملکرد در سرعت بالا، یدککشی، حمل بار سنگین یا حداکثر بازدهی در اولویت است، میتواند مفید باشد.
اما برای یک خودروی برقی معمولی، این مزایا ممکن است پیچیدگی اضافه شده را توجیه نکند. موتورهای الکتریکی همین حالا هم محدوده کاری وسیع و گشتاور قوی در دورهای پایین دارند.
این بدان معناست که یک ضریب دنده ثابت میتواند همه چیز، از استارتهای سریع تا کروز در بزرگراه را بدون نیاز به تعویض مداوم دنده پوشش دهد.
این موضوع یکی از دلایلی است که چرا حس رانندگی با خودروهای برقی تا این حد با خودروهای بنزینی متفاوت است. به جای مدیریت چندین ضریب دنده، سیستم الکترونیکی خودرو میتواند خروجی موتور را تقریبا به صورت آنی و با دقت بالا کنترل کند.
پاسخ کوتاه و ساده
پس چرا خودروهای برقی معمولا فقط یک دنده دارند؟ چون موتورهای الکتریکی به محدوده دندهدهی مشابه موتورهای بنزینی نیاز ندارند.
یک موتور الکتریکی میتواند به طور موثر در طیف وسیعی از سرعتها کار کند و از همان دورهای بسیار پایین گشتاور قوی ارائه دهد. این امر به خودروسازان اجازه میدهد به جای گیربکسهای چندسرعته معمولی، از یک دنده کاهنده ثابت استفاده کنند.
استثنائاتی وجود دارد و برخی خودروهای برقی از داشتن دو یا چند ضریب دنده سود میبرند. اما برای اکثر خودروهای برقی، یک دنده کافی است و این سادگی، در واقع یکی از مزایای پیشرانه برقی محسوب میشود.
آنچه در ظاهر شبیه یک قطعه کم شده از سیستم انتقال قدرت خودروی برقی به نظر میرسد، در واقع نشانهای از تفاوت بنیادی آن با یک خودروی بنزینی است. موتور برقی نیازی به تعویض دنده ندارد، چون از همان ابتدا طبق قوانین موتورهای احتراق داخلی بازی نمیکرده است.
۳۲۲
نظر شما