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
