猛士科技新车,轮边扭矩1.6万Nm,科普轮上扭矩和发动机扭矩差异

近日,东风公司成立的全新越野品牌猛士科技以概念展示车的方式亮相,旨在打造高端纯电越野品牌,猛士M-Terrain基于MORA滑板式平台打造,其最引人注目的就是超过16000Nm的扭矩,许多人看到这个数字会质疑是否出现数据错误,其实此处的扭矩是轮上扭矩,特斯拉Roadster也曾宣传过超1万Nm的轮上扭矩,那么与常见的发动机/电机扭矩有何区别,真实扭矩是多少?下面我们就来科普两者的差异。

什么是扭矩?

垂直施加在杠杆上的力乘以杠杆到杠杆支点的距离(杠杆臂的长度)就是它的扭矩。例如,在距支点2米处施加3牛顿的力,所施加的扭矩与在距支点 6 米处施加 1 牛顿的力相同,根据这个原理,普通人可以用长撬杠轻松撬起大石头,短撬杠则难以撬动,这也是变速箱放大扭矩,让发动机扭矩与轮胎扭矩形成差异的关键原理。

当1kg的力施加在1米长的杠杆上时,扭矩就是1kg⋅m,,而1kg的重力是9.8N,也就是9.8N⋅m。

发动机曲轴/电机扭矩与轮边扭矩的区别

我们常见的扭矩数字介于100-1000之间,1.5T的家用车扭矩大约是250Nm,而电动车的扭矩在300Nm左右,这些数字其实就是发动机曲轴或者电机扭矩。以内燃机为例,在测量时,必须将发动机连接到发动机测功机(dyno马力机)或扭力计。所有内燃机驱动的配件,如交流压缩机、动力转向、交流发电机,有时甚至是水泵,都需要拆下,也就是让发动机处于无外界负载状态,一旦将发动机装上车,测量的扭矩就会有所误差。

而轮边扭矩顾名思义就是轮胎边缘的扭矩,发动机的动力通过曲轴传递到变速箱/减速器,再传递到差速器,再传递到两个半轴,接着传递到轮胎,在传递过程中,扭矩会损耗大约5%-15%,但通过变速箱和减速器,到轮胎时扭矩会被放大十倍以上。

如何计算发动机/电机扭矩与轮边扭矩?

车轮有效扭矩的公式是:

车轮扭矩Tw = 发动机扭矩Te× Nt 变速箱传动比×Nf差速器传动比×ηt 变速箱效率×ηf差速器效率

从这个计算公式可以看出,变速箱的传动比是主要环节,通过变速箱传动比将扭矩放大,车辆就可以爬坡或者提速,传动比越大,对发动机扭矩的放大倍数就越多,传动比是变速箱齿轮比和主减速比的乘积,变速箱每个档位都有齿轮比,一档最大,最高档为齿轮比最小,在主减速比固定的情况下,一档对扭矩的放大作用最高,因此一档适用于爬坡,高档位优点则是降低发动机转速,减少油耗。

对于电动车来说,目前除了保时捷Taycan是两档变速箱,大多数采用一档变速箱,也就是有固定的传动比,以特斯拉Roadster为例,车轮扭矩10000Nm,固定减速比为9.73,假设差速器传动比和效率是1,变速箱效率为90%,那么电机扭矩为10000除以9.73,再除以0.9,得出电机扭矩为1142Nm。

假设猛士M-Terrain有同样的减速比和传动效率,可以算出电机总扭矩为1827Nm,考虑到四电机布局,单台电机扭矩为456Nm。

另一个通俗的例子就是人骑变速山地自行车,通过改变链条前后轮盘的直径来改变档位,在一档时,使用同样的力气,快速登脚踏板,可以慢慢爬上陡坡,此时就是将扭矩放到最大。

选车侦探观点:如今电动车通过三个电机,甚至四个电机,做到了曾经12缸发动机都无法企及的扭矩数据,通过较大的传动比来进一步放大扭矩,对于普通购车者来说并不了解其中原理,厂家在宣传时应该统一单位,减少混淆视听的可能性。你觉得厂家应该公布电机扭矩还是轮上扭矩?欢迎讨论。

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