आजकल अधिकांश इलेक्ट्रिक कारें गियरबॉक्स का उपयोग नहीं करती हैं। ऐसा होने के तीन मुख्य कारण हैं, लेकिन इससे पहले कि हम विवरण में गहराई से उतरें, हमें यह बताना होगा कि गियरबॉक्स क्या है और यह आईसीई कार में क्या करता है। इस तरह यह देखना आसान हो जाएगा कि इलेक्ट्रिक कारों में गियरबॉक्स का बुनियादी महत्व क्यों नहीं है। हम उन मामलों को भी समझाने का प्रयास करेंगे जब यह एक उपयोगी जोड़ हो सकता है और इससे क्या लाभ होते हैं।
गियरबॉक्स क्या है और यह आईसीई कार में क्या करता है?
आईसीई इंजन, इलेक्ट्रिक मोटरों के विपरीत, वाहन को चलाने में सक्षम होने के लिए निष्क्रिय अवस्था में पर्याप्त टॉर्क उत्पन्न नहीं करते हैं, हमें अधिक टॉर्क उत्पन्न करने के लिए उच्च गति की आवश्यकता होती है। लेकिन इंजन रेव रेंज सीमित है और परिणामस्वरूप कार की गति सीमित होगी और इसीलिए हम गियरबॉक्स का उपयोग करते हैं। संक्षेप में, अंतिम ड्राइव अनुपात के साथ संयुक्त गियरबॉक्स एक टॉर्क गुणक है। आपने पहले गियर और अंतिम ड्राइव अनुपात के बारे में सुना होगा, लेकिन शायद आप नहीं जानते होंगे कि इन आंकड़ों का क्या मतलब है।
आइए गियर अनुपात से शुरू करें। मान लीजिए कि आपने अपनी आईसीई कार में पहला गियर चुना है। आइए यह भी मान लें कि पहले गियर का अनुपात 3:1 है। इसका मतलब यह है कि इंजन द्वारा उत्पादित टॉर्क को 3 से गुणा किया जाता है। यह निर्धारित करने के लिए कि कार के पहियों में टॉर्क कितनी बार गुणा किया जाता है, हमें अंतिम ड्राइव अनुपात पर भी विचार करना होगा। यदि, फिर से, अंतिम ड्राइव अनुपात 3:1 है, तो कार का पहिया टॉर्क इंजन टॉर्क का नौ गुना है। यदि आपकी कार का इंजन उपरोक्त अनुपात के साथ पहले गियर में 200 एनएम का टॉर्क पैदा करता है, तो व्हील टॉर्क 200 एनएम x 9 = 1800 एनएम है।
गियरबॉक्स के बिना यह गुणन संभव नहीं होगा, और अगर हम थ्रॉटल को फ़्लोर करेंगे तो भी कार स्थिर रहेगी। ICE कार में गियरबॉक्स को इस तरह से डिज़ाइन किया जाना चाहिए कि इंजन की शक्ति और टॉर्क विशेषताओं, विभिन्न भारों पर इसकी दक्षता और निश्चित रूप से, इंजीनियरों द्वारा चुने गए वाहन के लिए निर्दिष्ट शीर्ष गति को पूरी तरह से संयोजित किया जा सके।
वे समाधान, पिछले दशकों में बड़े विकास के बावजूद, अभी भी एक समझौता हैं। गियरबॉक्स पूरे ड्राइवट्रेन में अपनी अक्षमताओं का परिचय देते हैं, जिससे ईंधन की खपत और ऊर्जा हानि बढ़ जाती है।
इलेक्ट्रिक कारों का मामला क्या है?
इलेक्ट्रिक मोटरों में तीन मूल गुण होते हैं जो गियरबॉक्स विकास में इंजीनियरिंग समस्याओं को हल करते हैं और ज्यादातर मामलों में, गियरबॉक्स को अनावश्यक बना देते हैं। ये गुण शून्य आरपीएम से उच्च टॉर्क, इलेक्ट्रिक मोटर्स की उच्च आरपीएम क्षमता और इलेक्ट्रॉनिक रूप से सीमित शीर्ष गति हैं। आइए एक-एक करके उन संपत्तियों को कवर करें।
शून्य आरपीएम से उच्च टॉर्क बहुत स्पष्ट है। याद रखें कि गियरबॉक्स मुख्य रूप से टॉर्क बढ़ाने वाले उपकरण हैं। यदि आपके पास शून्य आरपीएम से उच्च टॉर्क है, तो कई गियर अनुपात का उपयोग करके इसे और गुणा करने की कोई आवश्यकता नहीं है।
हालाँकि, जो चीज़ अत्यंत महत्वपूर्ण है, वह है उच्च आरपीएम क्षमता। चूँकि इलेक्ट्रिक मोटर 20,000 आरपीएम तक घूम सकती है, रेंज के माध्यम से एक उच्च टॉर्क उपलब्ध होने के साथ, शीर्ष गति केवल एक अनुपात के साथ आसानी से प्राप्त की जा सकती है। इलेक्ट्रिक कार की इलेक्ट्रॉनिक रूप से सीमित शीर्ष गति अंतिम कारण है। यह केवल गियरबॉक्स की कमी के कारण नहीं हो रहा है, बल्कि तरल ईंधन की तुलना में वर्तमान उच्च वोल्टेज बैटरियों की अपेक्षाकृत कम ऊर्जा सामग्री के कारण हो रहा है।
आइए इसे बेहतर ढंग से समझने के लिए बीएमडब्ल्यू आई4 ईड्राइव 40 पर एक नजर डालते हैं - इसमें 0-5000 आरपीएम से 430 एनएम का अधिकतम मोटर टॉर्क और 11.115:1 का संयुक्त गियर और अंतिम ड्राइव अनुपात है। इसका मतलब है कि व्हील टॉर्क 4780 एनएम है! अब यह स्पष्ट है कि इलेक्ट्रिक कारें, सामान्य तौर पर, ट्रैफिक लाइट किंग क्यों हैं।
मान लेते हैं कि कार की अधिकतम गति 190 किमी/घंटा है। शीर्ष गति पर, मोटर 16,500 आरपीएम पर घूमती है। 130 किमी/घंटा की सामान्य राजमार्ग गति पर, मोटर लगभग 11,300 आरपीएम पर घूमती है। जैसा कि आप इस उदाहरण में देख सकते हैं, इलेक्ट्रिक मोटर में गियरबॉक्स की आवश्यकता के बिना सभी आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए पर्याप्त आरपीएम रेंज है।
पोर्श और ऑडी प्रतिमान
पोर्शे टायकन और ऑडी ई-ट्रॉन जीटी दोनों रियर मोटर में दो-स्पीड गियरबॉक्स का उपयोग करते हैं। अब जाने से पहले "अरे, आपने हमें अभी बताया कि इलेक्ट्रिक कारों में गियरबॉक्स की आवश्यकता नहीं है।" आदर्श रूप से, हम तेज त्वरण के लिए कम से मध्यम गति पर एक छोटा गियर अनुपात और इलेक्ट्रिक मोटर के आरपीएम को कम करने के लिए उच्च गति पर एक लंबा गियर अनुपात रखना चाहेंगे।
हमें उच्च गति पर मोटर आरपीएम को कम करने की आवश्यकता क्यों है? खैर, दो कारणों से. सबसे पहले, मोटर की आरपीएम को कम करके, हम इसकी दक्षता में सुधार करते हैं (कम बैक ईएमएफ और एड़ी धाराओं के माध्यम से) और इस प्रकार कार की रेंज में भी सुधार होता है। और दूसरा कारण मोटर के अत्यधिक घुमाव के बिना उच्च शीर्ष गति प्राप्त करने की संभावना है।
दो-स्पीड गियरबॉक्स को अपनाने में समस्या यह है कि इनके लिए इलेक्ट्रिक मोटर द्वारा उत्पादित अत्यधिक और तत्काल टॉर्क को संभालने में तकनीकी कठिनाई होती है। फिर भी, कुछ निर्माता वर्तमान में इलेक्ट्रिक कारों के लिए दो-स्पीड गियरबॉक्स विकसित कर रहे हैं।
यदि वे ठोस विश्वसनीयता और उचित मूल्य निर्धारण के साथ बड़े पैमाने पर निर्माण करने में सफल होते हैं तो हम केवल पोर्शे टेक्कन और ऑडी ई-ट्रॉन जीटी जैसी सुपरकारों के बजाय अधिक मुख्यधारा की कारों को उन्हें काम में लेते देख सकते हैं। हालाँकि ऐसा नहीं है, अतिरिक्त जटिलता और उच्च कीमत संभावित लाभों से कहीं अधिक है।
