انتقال قدرت در پیشرانه‌های الکتریکی به صورت یکنواخت و بدون هیچ‌گونه وقفه انجام می‌شود. موتورهای برقی گشتاور را از همان لحظه نخست آزاد می‌کنند و نیازی به تعویض دنده‌های متوالی برای ماندن در محدوده توان ندارند. با این وجود، حذف حس مکانیکی تعویض دنده باعث شده برخی از علاقه‌مندان رانندگی اسپرت، احساس افت بازخورد صوتی و حرکتی داشته باشند. همین موضوع خودروسازان بزرگ را به سمت توسعه فناوری گیربکس مجازی در خودروهای برقی سوق داده است. شبیه‌سازی نرم‌افزاری تعویض دنده تلاش می‌کند تا نوسان‌های گشتاور و حس هیجان رانندگی را به محصولات اسپرت الکتریکی بازگرداند. هیوندای با ارائه سیستم N e-Shift در مدل آیونیک 5 N، پورشه با فناوری e-Shift در مدل تایکان و بی‌ام‌و با برنامه‌ریزی برای به‌کارگیری این سیستم در M3 برقی مدل 2027، استراتژی تازه‌ای را در خودروهای پرفورمنس آغاز کرده‌اند.
علت توسعه گیربکس مجازی در خودروهای برقی و بررسی تاریخچه جعبه دنده
برای درک بهتر علت پیدایش دنده‌های ساختگی، باید سیر تحول جعبه‌دنده‌ها در خودروهای اسپرت بررسی شود. در دهه 1980 و 1990 میلادی، گیربکس‌های دستی هسته اصلی ارتباط راننده با پیشرانه بودند. دقت شیفتر، میزان سفتی گزارش اولیه کلاچ و نیاز به زمان‌بندی دقیق جهت تعویض دنده، بخش عمده‌ای از شخصیت حرکتی یک خودرو را تشکیل می‌داد. با ورود خودروهای اتوماتیک هیدرولیکی، سرعت تعویض دنده افت کرد و افت توان در مبدل گشتاور باعث کاهش جذابیت اسپرت گردید. برای رفع این مشکل، فراری در اواخر دهه 1980 سیستم نیمه‌اتوماتیک را در رقابت‌های فرمول یک معرفی کرد و در سال 1997 آن را در مدل F355 F1 به خیابان‌ها آورد.
خودروسازان دیگر نیز روش‌های مختلفی را برای مکانیزه کردن گیربکس‌های دستی آزمایش کردند. آلفا رومئو با سیستم سلسپید و بی‌ام‌و در سال 1996 با معرفی سامانه SMG روی مدل E36 M3 سعی کردند سرعت تعویض دنده را افزایش دهند. این سیستم‌ها در حقیقت گیربکس‌های دستی تک‌کلاچه رباتیزه‌شده بودند. هنگام تعویض دنده، جریان گشتاور به طور کامل قطع می‌شد تا چرخ‌دنده‌ها درگیر شوند. این افت ناگهانی گشتاور اگرچه تعویض دنده را محسوس می‌کرد، اما در رانندگی پیست باعث کاهش پایداری و افت زمان‌گیری می‌شد. در مقابل، گیربکس‌های ترتیبی مسابقه‌ای فاقد هماهنگ‌کننده بودند و تعویض‌های بسیار سریعی داشتند، اما استهلاک شدید قطعات و ضربه‌های سخت، استفاده روزمره از آن‌ها را غیرممکن می‌ساخت.
تلاش برای دستیابی به تعویض دنده سریع و بدون قطع گشتاور، به اختراع گیربکس‌های دوکلاچه انجامید. شرکت بریتانیایی اتوموتیو پراداکتس در سال 1980 طرح اولیه Hot Shift را ارائه کرد و پورشه نیز سیستم PDK را در اواسط دهه 1980 روی خودروهای مسابقه‌ای خود پیاده کرد. بعدها با تجاری‌سازی سیستم‌هایی مانند DSG و PDK در خودروهای جاده‌ای، امکان پیش‌انتخاب دنده بعدی فراهم شد. در این ساختار، تعویض دنده بدون قطع گشتاور انجام می‌گرفت و شتاب‌گیری کاملا پیوسته به دست می‌آمد. بر اساس گزارش اتوکار خودروسازان پذیرفته‌اند که بازسازی حس صوتی و ضربه تعویض دنده در خودروهای اسپرت برقی، عامل مهمی در جلب رضایت رانندگان حرفه‌ای است.
عملکرد سیستم های شبیه ساز نرم افزاری و تفاوت آن با گیربکس های مکانیکی
موتورهای الکتریکی به دلیل ارائه گشتاور آنی و محدوده دور موتور گسترده تا بیش از 15 هزار دور در دقیقه، نیازی به چرخ‌دنده‌های متعدد مکانیکی ندارند. در بیشتر خودروهای برقی، تنها یک گیربکس تک‌سرعته کاهش‌دهنده وجود دارد. این ساختار باعث می‌شود شتاب‌گیری خطی و کاملا یکنواخت باشد. با این حال، تحلیل روان‌شناسی رانندگی نشان می‌دهد که رانندگان پرفورمنس برای تنظیم سرعت ورود به پیچ و تخمین میزان چسبندگی، به بازخوردهای صوتی و افت و خیزهای کوتاه گشتاور نیاز دارند. نبود این نشانه‌های حس حرکتی، تشخیص سرعت واقعی خودرو را بدون نگاه کردن به صفحه آمپر دشوار می‌کند.
سیستم گیربکس مجازی یک راهکار کاملا برنامه‌ریزی‌شده نرم‌افزاری است که هیچ چرخ‌دنده فیزیکی یا کلاچ مکانیکی اضافی به خودرو اضافه نمی‌کند. برای نمونه، سامانه N e-Shift در هیوندای آیونیک 5 N با افت لحظه‌ای گشتاور موتور برقی و پخش صدای هماهنگ از بلندگوهای داخلی و خارجی، رفتار یک گیربکس دوکلاچه 8 سرعته را بازسازی می‌کند. هنگامی که راننده گزارش اولیه شیفتر پشت فرمان را فشار می‌دهد، نرم‌افزار برای چند صدم ثانیه توان موتور را محدود می‌سازد تا تکان ناشی از تعویض دنده به کابین منتقل شود. برای مقایسه عملکرد هیوندای در خودروهای اسپرت برقی، می‌توانید بررسی هیوندای آیونیک 6 N را مطالعه کنید.
پورشه نیز با توسعه سیستم e-Shift در مدل تایکان، الگوریتم‌های حرکتی متفاوتی را پیاده کرده تا ارتباط راننده با شاسی تقویت شود. در همین حال، بی‌ام‌و برنامه‌ریزی کرده است تا در M3 برقی مدل 2027 از سیستم تعویض دنده مجازی اختصاصی بهره ببرد. الگوریتم هر برند کاملا منحصر به فرد است و با توجه به خصوصیات شاسی و سیستم تعلیق تنظیم می‌شود. از آنجا که این سیستم‌ها کاملا نرم‌افزاری هستند، هیچ‌گونه استهلاک قطعات مکانیکی نظیر دیسک و صفحه کلاچ، چرخ‌دنده یا روغن گیربکس وجود ندارد. در مقابل، خودروهای پرفورمنس هیبریدی نظیر پورشه پانامرا 4S E-Hybrid همچنان از گیربکس‌های دوکلاچه مکانیکی پیچیده استفاده می‌کنند که نیازمند سرویس‌های دوره‌ای منظم هستند.
تاثیر دنده های ساختگی بر عملکرد حرکتی، برد باتری و آینده خودروهای اسپرت
از نظر معیارهای صریح فنی، ایجاد وقفه در خروجی گشتاور موتور برقی ممکن است شتاب صفر تا صد کیلومتر بر ساعت را به میزان ناچیزی کاهش دهد. با این حال، هدف از این فناوری کسب رکوردهای عددی نیست، بلکه افزایش دقت راننده در پیست مسابقه است. وقتی راننده دنده‌های مجازی را فعال می‌کند، گام‌های صوتی و افت گشتاور به عنوان شاخص‌های نقطه ترمزگیری و شتاب‌گیری مجدد عمل می‌کنند. این ویژگی به راننده اجازه می‌دهد تا با تمرکز بیشتر روی مسیر، کنترل دقیق‌تری بر رفتار حرکتی خودرو داشته باشد.
یکی از نکات کلیدی در گیربکس‌های مجازی، عدم تحمیل استهلاک مالی و قطعات مصرفی به مالک خودرو است. در گیربکس‌های مکانیکی دوکلاچه مانند DSG یا PDK، تعویض دنده‌های شدید تحت فشار حرارتی بالا به مرور زمان باعث فرسایش کلاچ‌ها و آسیب به بلوک هیدرولیک می‌شد. اما سیستم‌های نرم‌افزاری کاملا قابل کنترل هستند. راننده می‌تواند در حرکت شهری سیستم شبیه‌ساز را غیرفعال کند تا از پیمایش نرم و بی‌صدا لذت ببرد و تنها در پیست یا جاده‌های کوهستانی آن را فعال سازد. این تنظیمات هیچ‌گونه افت برد حرکتی باتری یا فشار اضافی به سیستم مدیریت گرمایشی موتور ایجاد نمی‌کند.
خریداران خودروهای برقی اسپرت اکنون با دو رویکرد متفاوت روبرو هستند. گروهی از رانندگان، شتاب خطی خالص و سکوت موتور الکتریکی را ترجیح می‌دهند، در حالی که گروه دیگر خواهان بازسازی حس رانندگی سنتی هستند. خودروسازان با هوشمندی امکان انتخاب این حالت‌ها را در منوی تنظیمات فراهم کرده‌اند. آیا برنامه‌نویسی نرم‌افزاری و الگوریتم‌های شبیه‌سازی گشتاور می‌توانند جایگزین جذابیت مکانیکی خودروهای درون‌سوز قدیمی شوند، یا این سیستم‌ها صرفا یک راهکار موقت برای دوره گذار به شمار می‌روند؟
