电动方程式的赛车为什么采用 5 挡变速箱？

汽车界有个怪现象，随着时间的推移，发动机缸数越来越少，变速箱挡位越来越多。

多年前流行的仅是V8、V6发动机，现在普遍都是直列4缸，不少小排量涡轮增压发动机甚至沦为了3缸机。变速箱可就不同，当初4AT统治了多年，进入2000年后突然开了窍，5AT到6AT没用几年，后来又出现了7速双离合的黑科技，现在8AT、9AT已经不是新鲜事了。

但是，边看变速箱厂家这么欢乐，随时有团灭的风险。因为在纯电动汽车上，根本不需要这些多档位的变速箱，有一个单速变速器就足够了。

你看特斯拉，你是不是没有听说过它用的是XX挡变速箱？因为人家根本就不需要多少个档，一档走天下，什么换挡逻辑、什么双离合、什么换挡顿挫？

不好意思，没有的。

那为什么电动车不像汽油车那样需要传统的多档位变速器，而是只需要单速变速器？首先给结论：

由于电机转速高，转速范围广，低转速就有高扭矩，所以从静止到极速的过程，只需要简单提高转速就可以完成了，无需改变传动比，也就无需换挡。

在理解这个问题之前，我们首先来聊一聊为什么汽车需要变速箱？

汽车之所以会跑是因为车轮会转，而车轮会转是因为发动机在做活塞运动带动了曲轴旋转。当然，从曲轴转动到车轮转动要通过一系列复杂的机械结构，这里就不展开来说了，免得还没讲到正题就已经蒙圈。

所以，化繁为简来说，曲轴的转速（也就是我们常说的发动机转速）和车轮的转速是关联的。两者之间的关系可以用一个系数来转换，叫做“传动比”，而传动比的大小就是就变速箱来决定的。

△变速箱 不同的齿轮组合实现不同的传动比切换

那电动车上只有一个档位的变速箱，它的传动比是多少呢？下面就是学霸们的算术时间了，不愿意看的朋友们可以直接跳过这段看结论。

假设现在有一台纯电动车，它的最高时速是225km/h，而电机能够达到的最高转速是20000转/分钟，我们可以用轮胎数据来快速计算一下传动比。假设后轮的直径是0.68米，根据公式乘以π得到周长数据，再将每分钟20000转除以60秒，得到每秒钟转速。而速度=转速/传动比*车轮周长，最后计算出来传动比为11.4。

根据以上公式，我们可以看到，与速度相关的变量中，车轮周长是恒定的，所以变量是转速和传动比。

那么一台最高转速为每分钟20000转，传动比为11.4的电机，从转速为0开始加速，达到峰值转速每分钟20000转的时候车速可以达到225km/h。这个速度可以说是远远超过了普通家用车所需要的极速。

所以对于电动车来说，加速的过程靠不断提高转速就可以了，传动比不用变，有一个挡位就可以了，不需要设计多个档位。

即便使用的电机弱一点，峰值转速再低一点，不到20000转/分钟，但目前大部分的量产纯电动车最高设计极速都没有超过160km/h，也是足够满足一台纯电动汽车所需要的最高时速了。

但一台汽油机的话，大部分家用量产车的发动机最高转速每分钟6000转左右，相比电动机来说，汽油发动机的转速低了很多。所以当速度=转速/传动比*车轮周长这个公式中，转速达到最大速度依旧不够时，就只能让传动比变小，从而获得更高的速度了。

用一个例子来说明，如果一台汽油车，传动比和上文提到的电动车一样为11.4的话，经过计算，在转速最高（6000转）的时候，由汽油机驱动的车只能获得67.5km/h的车速，这是远远无法满足日常驾驶的，所以想要获得更高的速度，就需要改变传动比了，比如让传动比达到3.4，汽油机在6000转时就能达到225km/h的速度了。

但在3.4这个传动比下，如果汽油发动机需要将速度降到20km/h行驶的话，经过计算，此时发动机的转速仅仅是530转/分钟，比发动机怠速运转的时候还要低，是无法维持运转的。相信大家在开手动挡的时候，都有过这样的体验，在高档位的时候将速度降到很低，如果不及时换挡的话很容易憋熄火，即便没有熄火，再加速也是非常无力的。

所以，通过以上的计算可以看出，汽油发动机想要实现更宽的车速范围，就需要更多的档位、不同的传动比来保证功率的输出，满足车辆在不同车速下的行驶状况。而且挡位越多，可选的传动比就越多，车辆提速的过程就更平顺，发动机不用经常工作在高转速区间内，油耗也就更低，这也解释了为什么变速箱厂商们拼命在增加档位数。

但是电机的转速高，转速范围广，效率高，低转速的扭矩就足够大，可以用单一传动比就实现0-200km/h的速度区间，无需再加入多档位的变速箱设计，可以一档走天下。

「但是不是说电动车就完全不需要多档变速箱?」

也不是这么绝对，在电动方程式比赛中，FE赛车们还是有不少采用了了多档变速器的。比如奥迪车队的FE赛车就使用了一台三挡变速器，因为电机虽然效率高，峰值扭矩输出快，但在转速比较低的时候，还是有一段输出功率的爬升曲线。

所以，对于赛车来说，尽快达到最大功率的输出，让电机转速提升更快有利于获得更好的圈速成绩。所以它们会在车内加入多档变速器，使得车辆获得更快的加速，更快达到峰值功率。多档位的纯电动车相比单一档位的纯电动车，在起步或者低速过弯时会有更好的加速响应。

「那家用电动车为什么不考虑加入多档位变速箱?」

主要还是成本和体积的问题。

传统变速箱的设计复杂，成本高，体积大，即使设计得再精密也存在效率损耗。对于电动车来说，没有必要为了一点点的改良而加入这么一个费成本，占空间，又还损耗续航里程的机械结构。省下变速箱的空间还可以用来安放更多的电池包，提升纯电动车的续航里程。

当初特斯拉的第一个车型Roadster的最初设计是180kW电机+2档变速箱，但是由于变速箱质量和体积等多种原因，后来改款的时候取消了2挡变速箱，直接采用了更大功率的215kW的电机配单速变速箱。

同时，是否选用多挡变速箱也取决于其搭配的电机类型。体积小的电机，扭矩低，需要用多挡位变速箱作为补充，比如很多插电式混合动力车的电机功率很小，传统汽油机的变速器会在电机工作时也介入工作。但是对于大多数纯电动车上使用的大电机来说，转速高扭矩大，只用单速变速箱就好了

奥迪为什么不参加F1而钟情于房车大师赛、勒芒赛和耐力赛？

没有F1震耳欲聋的声浪，听兴奋的电流纵横赛场。鲨鱼鳍与分离式尾翼让Gen2更加流畅，缩短至百公里2.8秒的加速亦能震撼全场。

对于新生事物的出现，我们总是抱着审慎的态度去看待。ABB国际汽联电动方程式锦标赛是国际汽联首个全电动单座赛事。从感官听觉上的不习惯，到更加有趣的赛事新规则，自2014年开始，以城市街道赛而闻名的FE电动方程式已经踏足了五大洲，并逐步成为蓝海中的新主流。

不同于F1赛事，FE电动方程式分站赛的全部比赛环节均在同一天内进行。通过两次的自由练习赛、排位赛最后再到正赛。正赛的时长为45分站+1圈，第一位冲过终点线的车手获得分站赛冠军。前十名车手可以获得积分，待全天的比赛结束，正赛积分前三名的车手和冠军车队代表可以登上领奖台庆祝。

今天的主角即为用于2021-2022赛季正式新赛车，上图中展示的是一台二代赛车的升级款Gan2?Evo，相当于民用车中的中期改款版本。而我们今天实拍的赛车即为改款前的Spark?Generation?2（简称二代赛车），Gen2是FE电动方程式第五赛季启用的统一基础用车，也是第一款能够满足正赛续航里程要求的赛车。

这款车的设计由Spark?Racing?Technologies与Dallara合作设计，用于替代2014年投入使用的Spark?Renault?SRT-01E。二代赛车的电池容量相比第一代进行了翻倍，正是由于电池性能的提升，让整车的最大输出功率从200kW提升至了250kW，最大极速也从之前的225km/h提升至了280km/h，百公里加速时间甚至缩减到了2.8秒。

Gen2?Evo在Gen2的基础上对前翼、鲨鱼鳍型车身中线，还有分离式尾翼进行了细节上的改良。让Gen2?Evo的车身整体造型更加流畅动感。

蓝黑相间的配色勾勒出一丝邪魅的灵动，在车身尺寸方面，这台Gen2展车拥有5160x1770x1050mm的性感三围，3100mm的轴距。在车身上，我们能够看到这台FE赛车采用了很多轻量化设计组建，你所能看到的碳纤维可都是货真价实的！包含车手在内，最小重量为900kg，当然，这其中包括重量为385kg的电池组。

性感的7辐18英寸的OZ?Racing轮圈，搭配了米其林Pliot?Sport?18英寸全天候轮胎。里面的高性能Brembo刹车卡钳清晰可见。定制的纯碳刹车盘，具有很好的散热性能。前盘尺寸278mm，后盘尺寸263mm，卡钳与串联双制动泵，后轮为线控刹车。

一个赛季之内，每名车手不可以使用超过四个全新的前轮胎或后轮胎。也就是说，从练习赛、排位赛再到正赛结束，车手最多可以配备的轮胎只有两组。

在赛事的技术研发方面，参赛的每支车队均要使用相同底盘和车架的赛车。赛车上搭载的电机、逆变器、电控单元和后悬架可由车队自主设计。这也是在研发预算的成本上为车队尽可能地减少投入，并保证赛事用车的公平性。

毕竟FE电动方程式赛车也属于新能源车，Gen2赛车也属于新能源车。车队可以在练习赛以及每节正赛的间隙为赛车充电，而在排位赛、正赛期间只能对车辆进行技术检查或是更换轮胎的操作，并不准许为其补充电量！

FE电动方程式这种极具突破性的新生国际顶级竞技项目，在新奇刺激的同时，也引领着新能源未来出行的发展方向。作为电动车前沿技术的实验平台，电动方程式在竞争中促进了新能源汽车的制造与开发，并助力人工智能技术在无人驾驶领域中的应用。

（撰文、部分摄影：陈熙）

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。

作为国际汽联的新兴赛事，FE正以其独特魅力吸引着越来越多的观众和车迷参与其中，与世界上最烧钱的F1赛事相比，电动方程式FE因为采用纯电动赛车+街道赛的模式，逐渐提高着自身的影响力，而它代表的电动车未来发展趋势与最高科技，也不断吸引着更多汽车厂商的注意。

目前的FE比赛中共有10支车队，其中包括有奥迪、雷诺、捷豹、蔚来以及DS等厂商车队，而在未来，已经退出DTM德国房车大师赛的奔驰、此前宣布退出勒芒的保时捷甚至是宝马也都将在2019年前后相继加入到FE的比赛之中。

其中，奥迪以厂商车队名义参加电动方程式锦标赛，成为首家征战电动方程式锦标赛的德国汽车厂商，引起了业界及媒体的广泛关注，作为第一支真正参与到世界最高水平电动车赛事的德国汽车厂商，奥迪所展现出的勇气以及执着于汽车赛事，并紧跟潮流突破科技的理念正不断提升自己在新能源市场的影响力。

从Herkomer Run取得品牌的首个冠军，到刷新15项世界汽车速度纪录的四环银箭，再到搭载quattro系统的多款赛车获得23次WRC赛段冠军、参加勒芒18次夺得13次冠军，奥迪在赛道上留下了品牌创立之初便树立的运动特质。

而赛场也逐渐成为了奥迪展现并检验最尖端科技的最好场所，从LED矩阵式大灯到极光大灯，从起初的quattro全时四轮驱动系统、TFSI汽油发动机一直到TDI柴油发动机都是最好的证明。

如今，作为先行者的奥迪又加入到了FE比赛之中，这可以看做是其在电动时代的新一次征战，将自身研发的车辆电动科技装进赛车，用世界上最严苛的电动车比赛去检验去提升，在不断优化技术的同时，也把“突破科技启迪未来”的核心理念演绎得到了极致，相信这也将为奥迪今后的电动车打下坚实的基础。

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