为何电动车不使用变速箱

变速箱可说是燃油引擎最重要的工作伙伴，透过变速箱「换档」改变传动齿比，善用引擎出力区间驱动车辆从低速游走到高速巡航一气呵成，达到「起步有力」、「高速省油」的目的。正因为变速箱对于燃油汽车来说是至关重要的组件，即便是Hybrid或PHEV车型，只要车上引擎参与动力输出， 几乎就少不了透过变速箱换档、传递动力的过程。参考市面上的量产电动车，从日常通勤的Nissan Leaf到极速高达412km/h的Rimac Nevera电动超跑，都仅采用单速齿比而不具备变速功能，白话点说只要「一档开到底」即可因应各种路况与动力输出。少数例外则是保时捷Taycan与双生车奥迪e-tron GT，是目前唯二在后轴马达采用两档变速的量产电动车，但前轴仍维持着单速齿轮的设计，也就是说「变速箱」这项对油车来说重要的零件，在电动车上面却成了可有可无的存在。接下来将从变速箱的「必要性」、「马达输出特性」与「加上变速箱的优缺点」来探讨，电动车到底需不需要变速箱？

引擎vs.马达「启动」特性大不同
引擎会怠速运转－需断开动力

这得从引擎与马达运作原理大不同开始说起，由于引擎运作是透过油气在汽缸内不断燃爆带动曲轴旋转，因此一旦发动便得维持最基本的转速（怠速）才能确保持续运行，若停止运转，便得透过外力（启动马达）再次推动引擎运转才行。而变速箱的功能之一便是确保车辆静止时能「断开」引擎与轮胎之间的连结，在停止移动、不需要动力时脱离来自轮胎的负载，借此达到稳定的怠速运转，这套装置在手排车上便是离合器机构，传统自排则透过扭力转换器达到相同效果。

马达零怠速－通电运转、断电停止

电动马达有所谓「自身启动」的特性，也就是不必靠外力就能自行启动，运用电磁感应原理只需「通电」马达就能旋转运作，想要停下来也只需断电即可。这道理就像家中的电风扇，按下开关通电、马达便会自行旋转，拔下插头断电便会停止转动，两者基本原理并没有太大的不同。马达能自行启动的特性也就无需设计离合机构，将马达与直接透过齿轮咬合连结轮胎即可，马达停止转动也就等于车辆静止，简单的很！再者电动马达能透过改变电流方向双向旋转，要前进、要倒车透过控制器便能一键搞定，不像燃油引擎只能朝单一方向运转，要让车辆向后退还得透过变速箱的倒车齿轮才行。综合电动马达「无需怠速、可自身启动」与「可正反双向运转」两项特性，使得电动车在机械结构上不需要变速箱也能正常行驶。

引擎vs.马达「输出」特性大不同
引擎动力区间有限需换档维持甜蜜带

燃油引擎除了先天硬体需要变速箱匹配，在输出特性方面也要靠着变速箱的「变速能力」才能正常行驶，从上图燃油引擎输出特性来看，能看出引擎在低转速域不论马力、扭力都很贫弱，直到4000rpm以上才有相对稳定的扭力曲线，最大马力甚至在5500rpm才达到巅峰，却又在6000rpm以上剧烈衰退。如此动力特性让燃油引擎可用的动力带（Power Band）相对窄小，需要透过变速箱多档位、不同齿比配置才能善用动力带，同时满足起步、加速与高速巡航等行驶需求。

马达动力带宽广任何转速都「有力」

电动马达的输出特性则截然不同，同样以图为例、马达起转瞬间便是最大扭力输出，直到4000rpm才逐步衰退、交由最大马力接手并持续向上推升车速，而这也是电动车起步加速惊人、中低速域动力一气呵成的主要原因。起步全扭力、高转全马力的输出特性让动力带宽广，即便仅有单速齿比依然能在任何转速区间提供足够动力输出，也因此市售多数电动车并不需要变速箱与额外档位，单速齿比即可一档打天下。对传动原理熟悉的读者可能会好奇，电动车靠着单速齿比要能兼顾起步，减速比自然不能太小，否则会像燃油车5档、6档起步一般重拖，但要兼顾起步、多少也得牺牲高速表现才行。但要解决这项问题并不难，齿比不变的前提下，提升马达转速便能带来更好的高速延伸性，举例来说最新的Tesla Model S Plaid即便有着1020hp最大马力，却依然采用单速齿比，为了达到322km/h原厂公布极速，其马达转速最高可达约20000rpm，这是机构复杂、运转零件众多的燃油引擎所难以达到的境界。

电动车变速箱非必要但能「锦上添花」

既然电动车不必搭载变速箱，靠着单速齿比即可正常行驶，那么保时捷Taycan又为何在后轴马达采用两速变速箱？事实上Taycan的两速变速箱可以视为保时捷对于高性能的追求，低档位（一档）仅在全油门或Sport、Sport+模式下启用，在时速80km/h以下带来更好、更即时的加速反应，面对多数日常路况Taycan仍是以高档位（二档）行驶，甚至在低负载状态下还能完全以前轴马达发力，以降低长途行驶的电力消耗。从Taycan的例子可以知道，变速箱的导入对于电动车性能提升确实有着正面助益，低速档强化起步反应、巡航档降低长途电耗等优点都与燃油车变速箱完全相同。事实上包括ZF、Getrag等变速箱大厂早已投入电动车变速箱领域，德国Bosch也在近期发表电动车专用CVT变速箱－CVT4EV，能进一步将马达转速控制在高效输出区间，Bosch表示这套变速箱能提升约4%效率表现，带来更佳的续航里程与动力反应。看到这边眼尖的读者或许已发现问题所在，增加零件成本、提高车重又需额外维护的最新款电动车变速箱，竟然只增加「4%」的行驶效率。对于性能的提升远不如增加马达转速、降低运转阻力、增加电池模组等措施来得有效且省成本，造就市面上多数量产电动车仍以单速变速箱为大宗，仅有少数特定目的如Taycan为了强化起步加速而采用两速变速箱。

电动车变速箱目前少但未来发展难定

从「机械结构」、「输出特性」、「优缺点」三个层面进行分析，不难发现为何多数电动车仍以单速齿比为主流，车厂之间提升电动车性能也以马达技术、电池科技与运转效率为主要研发方向，现阶段电动车变速箱所带来助益显然不敌额外重量、维护、成本等负面因素。然而随着未来电动车科技必将面临瓶颈，变速箱开发也更趋成熟，相信假以时日变速箱仍能替电动车发展带来如虎添翼的效果。