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傳動(dòng)系統(tǒng)在新能源汽車時(shí)代遭遇了巨變。

由于電動(dòng)機(jī)擁有寬域高效的工作區(qū)間，只需調(diào)整輸入電流，即可完成對(duì)輸出動(dòng)力的控制，實(shí)現(xiàn)車輛的加減速。這讓一直以來被視為關(guān)鍵部件的變速箱，顯得“多余”起來。

傳統(tǒng)汽車在速度上不斷追高，大部分電動(dòng)車卻只需一臺(tái)單級(jí)減速器便可完成從電動(dòng)機(jī)到車輪的動(dòng)力傳遞。

為什么會(huì)有電動(dòng)汽車不需要配變速箱的說法？

電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力源是電機(jī)，而電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)相比，它有一個(gè)不同的地方，就是在恒功率狀態(tài)下，轉(zhuǎn)速越慢，轉(zhuǎn)矩越大；轉(zhuǎn)速越高，轉(zhuǎn)矩越小。所以當(dāng)電動(dòng)汽車給驅(qū)動(dòng)電機(jī)的供電是恒定時(shí)，即恒功率輸入時(shí)，電機(jī)可以自動(dòng)輸出電動(dòng)汽車克服阻力所需要的轉(zhuǎn)矩，及可獲取該阻力下的最高轉(zhuǎn)速。

 

以加速過程來看，就是在加速中的每一個(gè)時(shí)間點(diǎn)，電機(jī)總是自動(dòng)的把轉(zhuǎn)矩變小來換取該時(shí)間點(diǎn)下的最高轉(zhuǎn)速。這樣看來，電機(jī)本身就具備了變速箱的特性，無需外加變速箱，使電動(dòng)汽車的車輪能靈活自動(dòng)地根據(jù)車況輸出不同的轉(zhuǎn)矩來克服前進(jìn)阻力。

 

那么，問題來了：電動(dòng)汽車真的不需要變速箱了嗎？

可以不用變速箱，但不等于一定不用變速箱；不用變速箱+離合器，電動(dòng)汽車可以完成行駛的基本功能；但如果給電動(dòng)汽車匹配上變速器+離合器，則可以如虎添翼，錦上添花。

 

目前，一些國際巨頭已經(jīng)嗅到了這塊市場(chǎng)商機(jī)。吉?jiǎng)P恩、舍弗勒、博格華納等著名國際性零部件供應(yīng)商已經(jīng)開發(fā)出了量產(chǎn)的AMT，寶馬、豐田的一些插電混動(dòng)結(jié)構(gòu)車型也裝配過多級(jí)變速箱；國內(nèi)崛起了一批電控企業(yè)新秀，另有一些從傳統(tǒng)變速箱轉(zhuǎn)型的企業(yè)也在謀劃布局。

 

新能源汽車的核心配置是電動(dòng)機(jī)，和發(fā)動(dòng)機(jī)相比最大的區(qū)別就是，電動(dòng)機(jī)的功率是恒定的，可以克服阻力所需要的轉(zhuǎn)矩，及可獲取該阻力下的最高轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)本身就自帶變速箱的屬性，因此不需要額外配備？

所有新能源汽車都不需要變速箱嗎？

目前新能源汽車串聯(lián)、純電動(dòng)、燃料電池目前多采用單級(jí)減速器，未來能耗要求提升，或發(fā)展為多級(jí)減速器；并聯(lián)多采用現(xiàn)有自動(dòng)變速箱進(jìn)行改造或使用電驅(qū)動(dòng)橋；混聯(lián)多采用專用混動(dòng)變速箱?？傮w來看，新能源汽車仍然需要變速箱，近年來出現(xiàn)了兩擋變速器、同軸變速器、集成電子斷開差速器的變速器、集成雙離合器式差速器的變速器、電動(dòng)機(jī)控制器變速器三合一總成、集成發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)的變速器等新型變速器。

1 兩擋變速器

吉?jiǎng)P恩（GKN）兩擋變速器，減速比分別為11.38和5.85。圖1為吉?jiǎng)P恩兩擋變速器剖視圖，圖2為吉?jiǎng)P恩兩擋變速器在輸入軸上的換擋機(jī)構(gòu)。應(yīng)用在寶馬（BMW）i8混合動(dòng)力車上。

格特拉克（Getrag）兩擋變速器，減速比分別為12.06和8.61。

與減速比為9-10.5的單擋變速器相比，兩擋變速器的低速擋減速比設(shè)置為11-12，滿足加速和爬坡性能，而且所需電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩可以降低；高速擋減速比設(shè)置為5-9，滿足最高車速要求，而且所需電動(dòng)機(jī)最高轉(zhuǎn)速可以降低。電動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩和最高轉(zhuǎn)速降低，可使得電動(dòng)機(jī)小型化、輕量化。而且兩擋變速器可使電動(dòng)機(jī)較多地在最佳效率點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)，降低油耗。

圖1 吉?jiǎng)P恩兩擋變速器剖視圖

圖2 吉?jiǎng)P恩兩擋變速器在輸入軸上的換擋機(jī)構(gòu)

2 同軸變速器

吉?jiǎng)P恩變速器，輸入軸與輸出軸同軸。圖3為吉?jiǎng)P恩同軸單擋變速器剖視圖。應(yīng)用在沃爾沃（Volvo）XC90 T8混合動(dòng)力汽車上。

雪佛蘭（Chevrolet）Bolt變速器，輸入軸與輸出軸同軸。圖4為雪佛蘭Bolt同軸單擋變速器剖視圖。應(yīng)用在雪佛蘭Bolt純電動(dòng)汽車上。

輸入軸輸出軸同軸結(jié)構(gòu)，可減小變速器尺寸，便于整車布置。

圖3 吉?jiǎng)P恩同軸單擋變速器剖視圖

圖4 雪佛蘭Bolt同軸單擋變速器剖視圖

3 集成電子斷開差速器的變速器

吉?jiǎng)P恩變速器，集成電子斷開差速器。圖3為其剖視圖。圖5為吉?jiǎng)P恩電子斷開差速器爆炸圖。應(yīng)用在沃爾沃XC90 T8混合動(dòng)力汽車上。

高速時(shí)，電子斷開差速器將電動(dòng)機(jī)與車輪分離，以提高高速時(shí)系統(tǒng)效率并防止電動(dòng)機(jī)超速。電子斷開差速器控制犬牙式離合器接合或分離，使用霍爾傳感器非接觸式測(cè)量離動(dòng)合器位置。

圖5 吉?jiǎng)P恩電子斷開差速器爆炸圖

4 集成雙離合器式差速器的變速器

吉?jiǎng)P恩變速器，集成雙離合器式差速器。圖6為其剖視圖。該差速器應(yīng)用在路虎攬勝極光（Range Rover Evoque）、福特福克斯（Ford Focus）RS上 ，也可應(yīng)用在純電動(dòng)汽車或混合動(dòng)力汽車上。

圖6

采用雙離合系統(tǒng)取代傳統(tǒng)差速器，可精確調(diào)節(jié)每個(gè)車輪的扭矩，實(shí)現(xiàn)左、右車輪扭矩矢量控制。實(shí)現(xiàn)扭矩限制，實(shí)現(xiàn)電子限滑差速鎖功能。斷開連接時(shí)提高系統(tǒng)效率。

5 兩擋同軸集成雙離合器式差速器的變速器

吉?jiǎng)P恩兩擋同軸變速器集成雙離合器式差速器（吉?jiǎng)P恩稱為eTwinsterX），在2017年法蘭克福國際汽車展上首次亮相。

該變速器綜合了上述的兩擋、同軸、雙離合器式差速器三種變速器的特點(diǎn)。

6 電動(dòng)機(jī)控制器變速器三合一總成

吉?jiǎng)P恩三合一總成。計(jì)劃于2019年在歐洲汽車制造商的全球平臺(tái)上生產(chǎn)。

采埃孚（ZF）三合一總成。于2018年量產(chǎn)，應(yīng)用在歐洲汽車制造商車型上。

以及麥格納（Magna）、博世（Bosch）三合一總成。

三合一總成結(jié)構(gòu)緊湊、功率密度高、系統(tǒng)效率高、安裝簡單、減少電纜、可以提供整體解決方案。

7 集成發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)的變速器

吉?jiǎng)P恩集成發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)的變速器，剖視圖如圖7所示。應(yīng)用在三菱歐藍(lán)德（Mitsubishi Outlander）混合動(dòng)力汽車上。

本田（Honda）集成發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)的變速器，剖視圖如圖8所示。應(yīng)用在雅閣（Accord）混合動(dòng)力汽車等車型上。

豐田（Toyota）集成發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)的變速器，剖視圖如圖9所示，原理圖如圖10所示。應(yīng)用在第四代普銳斯（Prius）等車型上。

菲亞特克萊斯勒(FCA)集成發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)發(fā)電機(jī)的變速器，原理圖如圖11所示。應(yīng)用在大捷龍（Pacifica）混合動(dòng)力汽車上。

實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)、串聯(lián)混合動(dòng)力、并聯(lián)混合動(dòng)力、混聯(lián)混合動(dòng)力等模式之間切換，提高了整車性能和效率。

圖7

圖8

圖9

圖10

圖11

有專家預(yù)測(cè)，到2035年，新能源汽車和傳統(tǒng)汽車可能是平分天下的狀態(tài)。因此，未來變速器技術(shù)既要滿足傳統(tǒng)汽車的需求，又要滿足混合動(dòng)力汽車的需求，還要滿足純電動(dòng)汽車的需求，而且純電驅(qū)動(dòng)還分動(dòng)力電池和燃料電池等不同形式。

不過就眼下而言，電動(dòng)車的變速器和傳統(tǒng)汽車的變速器一樣，也面臨著很多新的巨大挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有的變速器技術(shù)，無論是手動(dòng)的還是自動(dòng)的，都是基于燃油車發(fā)展起來的技術(shù)，把這些技術(shù)簡單地挪到電動(dòng)車上并不能滿足電動(dòng)車的工況要求，這其中還要攻克很多技術(shù)難關(guān)。

目前專門為電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)的變速箱還寥寥無幾，也就是說，這場(chǎng)角逐的戲碼并非塵埃落定，而是剛剛開始。