純電動(dòng)汽車(chē)變速箱原理_純電車(chē) 變速箱

　　作者：電動(dòng)汽車(chē)時(shí)代網(wǎng)

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　　上周末，當(dāng)被通知要去參加上汽榮威eRX5純電動(dòng)汽車(chē)變速箱原理的試駕時(shí)，有兩個(gè)問(wèn)題出現(xiàn)在純電動(dòng)汽車(chē)變速箱原理我腦海里，第一個(gè)想知道這款車(chē)質(zhì)感如何，這個(gè)需要與車(chē)子多接觸、多體會(huì)，才能判斷；另外就是上汽那套EDU系統(tǒng)，雖然EDU全稱(chēng)不了解，但我估計(jì)是“電控驅(qū)動(dòng)單元”之類(lèi)的。

（EDU)

　　評(píng)價(jià)質(zhì)感就不說(shuō)了，話(huà)題比較大，今天主要說(shuō)下EDU，為什么我那么關(guān)注EDU呢？

（E-CVT)

　　首先，前面說(shuō)了，EDU是電控驅(qū)動(dòng)單元的意思，也就是其它驅(qū)動(dòng)力通過(guò)它的控制，然后再傳遞輸出。一般來(lái)說(shuō)，并聯(lián)及混聯(lián)系統(tǒng)有兩種及以上動(dòng)力來(lái)源，一個(gè)內(nèi)燃機(jī)與多個(gè)電動(dòng)機(jī)組合，這時(shí)候就需要?jiǎng)恿︸詈涎b置來(lái)銜接這些源動(dòng)力并輸出給傳動(dòng)軸，比較出名的是豐田的E-CVT、本田的PCU等。豐田的混動(dòng)之所以讓全世界折服，最重要的原因之一就是這套 強(qiáng)大的E-CVT，因?yàn)榘⑻亟鹕l(fā)動(dòng)機(jī)可以調(diào)教與電動(dòng)機(jī)等配件可以買(mǎi)到，唯獨(dú)這個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)只此一家，因此，電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)對(duì)混合動(dòng)力的重要性也就了然了。

　　再說(shuō)另外一個(gè)原因，2007年，離特斯拉第一款量產(chǎn)車(chē)Roadster上市還有一年時(shí)間，特斯拉委托英國(guó)Xtrac生產(chǎn)的兩檔變速器，原本以為非常順利，但實(shí)際跑了40秒就報(bào)廢了；與此同時(shí)，馬斯克與CEO艾哈伯德在管理上產(chǎn)生嚴(yán)重分歧，導(dǎo)致創(chuàng)始人兼CEO的艾哈伯德憤然離去。由于2檔變速箱技術(shù)與成本問(wèn)題使得Roadster遲遲無(wú)法量產(chǎn)，最終，馬斯克拍板否定Roadster安裝2檔變速箱的計(jì)劃，取而代之的是電動(dòng)汽車(chē)單速變速箱，也就是現(xiàn)在很多電動(dòng)汽車(chē)常用的固定齒比變速箱。2008年，Roadster順利量產(chǎn)，但性能與當(dāng)時(shí)標(biāo)定的大打折扣。

（roadster)

　　記得之前與博格華納全球CTO交流新能源汽車(chē)變速箱問(wèn)題時(shí)，他表示：新能源汽車(chē)還處于基礎(chǔ)開(kāi)發(fā)階段，運(yùn)用多檔變速箱肯定是未來(lái)趨勢(shì)，博格華納在這個(gè)技術(shù)上已經(jīng)有布局，現(xiàn)在很多電動(dòng)汽車(chē)都不用，主要是因?yàn)閱嗡僮兯傧淠軌驖M(mǎn)足基本用途，還有新能源汽車(chē)多檔變速箱比較匱乏。

　　的確是這樣的，為了解決電動(dòng)汽車(chē)起步扭矩更強(qiáng)、效能更高的問(wèn)題，不少?gòu)S家給電動(dòng)物流車(chē)安裝了傳統(tǒng)5速手動(dòng)變速箱，我也親自開(kāi)過(guò)，操作是一樣的，只不過(guò)它不會(huì)熄火，以后有機(jī)會(huì)開(kāi)的話(huà)，可以做個(gè)評(píng)測(cè)跟大家分享。

　　總而言之，特斯拉這個(gè)2檔變速箱技術(shù)難到什么層度，我們并不清楚，但可以確認(rèn)兩點(diǎn)，第一，特斯拉的2檔變速箱當(dāng)時(shí)沒(méi)搞出來(lái)，第二，應(yīng)用2檔甚至多檔變速箱，新能源汽車(chē)性能更強(qiáng)大。

　　可能有人會(huì)問(wèn)，為啥用了兩檔甚至多檔性能更強(qiáng)大？

　　這就要說(shuō)到電動(dòng)機(jī)的外特性曲線了，一般驅(qū)動(dòng)電機(jī)起步階段是恒扭矩，扭矩最大，這就是為什么電動(dòng)汽車(chē)起步很猛的原因，隨著轉(zhuǎn)速的提升，到額定轉(zhuǎn)速之后，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)到橫功率區(qū)間。如果傳動(dòng)部分是固定齒比變速箱，也就是只有一個(gè)檔，那么到了高轉(zhuǎn)區(qū)間之后，扭矩越來(lái)越小，功率也同步下降，這時(shí)候不僅再提速很困難，而且電動(dòng)機(jī)的工作效率也越來(lái)越低。

　　所以豐田的混動(dòng)系統(tǒng)速度上了七八十，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)乏力，這時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)啟動(dòng)，如果跑高速的話(huà)節(jié)油效果不明顯，反而在城市里越堵越省油，還有好多插混也是這樣，純電動(dòng)模式跑到100或者120公里每小時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)就會(huì)介入。

　　總結(jié)下就是，電動(dòng)機(jī)高速運(yùn)行乏力，而且效率降低。如果再加一個(gè)前進(jìn)擋，多了個(gè)速比，同等速度下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速更低，效率更高，再加速不會(huì)那么吃力，也更省電，續(xù)航更多。

　　通過(guò)上面的分析，純電動(dòng)汽車(chē)變速箱原理你們應(yīng)該清楚了兩點(diǎn)，新能源汽車(chē)應(yīng)用多檔變速箱是個(gè)趨勢(shì)，其次，EDU對(duì)上汽很有意義。那么，再回到文章原點(diǎn)，上汽這套EDU如何呢？工作原理是什么？

　　EDU構(gòu)成與原理

（EDU爆炸圖）

　　EDU的零部件構(gòu)成如上圖，主要構(gòu)成是“雙離合器（C1、C2）”、“雙電機(jī)（TM、ISG）”、液壓機(jī)構(gòu)與兩檔齒輪。其中離合器采用干式離合器，具備免維護(hù)、無(wú)拖拽損失的特點(diǎn)，響應(yīng)時(shí)間小于200ms。ISG與TM電機(jī)均采用具有良好制造工藝的高性能、高質(zhì)量永磁同步電機(jī)。

（EDU傳動(dòng)效果圖）

　　根據(jù)行駛狀態(tài)，整車(chē)控制器給出指令，液壓機(jī)構(gòu)在兩組齒輪切換以同步換擋，其中一檔速比為1.912，二擋速比為1.021。C1離合器靈活閉合，改變工作模式。

（EDU電氣原理圖）

　　EDU工作模式

　　上圖是上汽插混系統(tǒng)的電氣簡(jiǎn)圖，比較簡(jiǎn)單，除了常規(guī)的三電技術(shù)，最核心的就是動(dòng)力耦合裝置EDU。由于EDU的存在，這套混動(dòng)系統(tǒng)具備6種工作模式：

　　當(dāng)車(chē)載動(dòng)力電池電量較高時(shí)，僅啟動(dòng)TM電機(jī)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，這是純電動(dòng)模式。

　　當(dāng)動(dòng)力電池SOC（電量）下降到一定程度時(shí)，整車(chē)控制器給出指令，這時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火并驅(qū)動(dòng)ISG電機(jī)發(fā)電，給動(dòng)力電池充電，此時(shí)，動(dòng)力電池一方面繼續(xù)給TM電機(jī)供電維持行駛，另一方面增加電池SOC，這就是增程模式，或者串聯(lián)模式。

　　當(dāng)動(dòng)力需求更多而TM電機(jī)無(wú)法滿(mǎn)足時(shí)，C1離合器由常開(kāi)變?yōu)槌ｉ]，這時(shí)候發(fā)動(dòng)機(jī)、ISG電機(jī)與TM電機(jī)三擎共同驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，這就是并聯(lián)模式。

　　以上是三種驅(qū)動(dòng)方式，下面三種模式則是能量回收與充電；

　　當(dāng)不踩踏板自由滑行與踩制動(dòng)踏板時(shí)，制動(dòng)能量會(huì)通過(guò)ISG電機(jī)或者TM電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，然后給動(dòng)力電池充電，這就是能量回收模式，另外，上汽這套能量回收模式分三個(gè)等級(jí)，等級(jí)越大，回收能量越多，汽車(chē)滑行距離更短，但是拖拽感較強(qiáng)，影響體驗(yàn)，所以，因人而異吧。

　　當(dāng)SOC較低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)ISG電機(jī)發(fā)電，這時(shí)候C1離合器可以閉合也可以斷開(kāi)，TM電機(jī)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，這是行車(chē)充電。

　　當(dāng)SOC較低，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)ISG電機(jī)發(fā)電，C1離合器斷開(kāi)，C2離合器閉合但TM電機(jī)處于怠速模式，這是怠速充電。

　　由于上汽這套系統(tǒng)設(shè)計(jì)目標(biāo)是：“電為主，油為輔”，C2離合器常閉，所以?xún)H發(fā)動(dòng)機(jī)工作的模式并沒(méi)有，這樣就會(huì)避免有些消費(fèi)者買(mǎi)插混只用油不用電的尷尬，所以，它算真正的節(jié)能汽車(chē)。

　　說(shuō)完這些，純電動(dòng)汽車(chē)變速箱原理你們差不多懂了，其實(shí)這套系統(tǒng)并不復(fù)雜，不管什么工作模式，EDU最核心的是兩檔之間的靈活切換，那么液壓機(jī)構(gòu)就非常重要了，據(jù)相關(guān)資料顯示，EDU液壓模塊是德國(guó)進(jìn)口，另外，上汽不僅為EDU做臺(tái)架實(shí)驗(yàn)，還在全工作模式下實(shí)驗(yàn)16萬(wàn)公里，所以，它的可靠性是值得信賴(lài)的。

　　最后就是總結(jié)了，很多人都知道新能源汽車(chē)最核心的技術(shù)是三電技術(shù)，其實(shí)，這個(gè)太寬泛了，掌握一個(gè)三電技術(shù)對(duì)主機(jī)廠而言是非常容易的，但是掌握不代表精通，通過(guò)廠家技術(shù)宣傳與講解，你就可以了解到這個(gè)廠家的大概技術(shù)水平。比如，豐田在混動(dòng)技術(shù)的領(lǐng)先全球都知道，而他們對(duì)外宣傳除了基本的混動(dòng)技術(shù)，還涉及到稀有化學(xué)元素的使用，當(dāng)一個(gè)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)涉及到化學(xué)元素這什么概念呢？這不是主機(jī)廠該干的“應(yīng)用”級(jí)別了，而是“研究”級(jí)別，然而我們很多自主品牌都在以掌握三電技術(shù)為賣(mài)點(diǎn)，實(shí)在是唏噓不已。所以，對(duì)于上汽開(kāi)發(fā)的這個(gè)EDU，其重要意義上面也說(shuō)了，我覺(jué)得最重要的是上汽這種創(chuàng)新模式的培育。

　　自動(dòng)變速器發(fā)展史，為啥擋位越來(lái)越多？

　　作者：AutoLab

　　可以說(shuō)，變速器軍備競(jìng)賽從寶馬7系的ZF 6AT正式拉開(kāi)帷幕。

　　為了還擊寶馬7系6AT的挑戰(zhàn)，2003年奔馳推出了全球獨(dú)創(chuàng)的7速自動(dòng)變速器（7G-TRONIC）。這款變速器可以說(shuō)是奔馳集大成的結(jié)晶，其與奔馳高效的發(fā)動(dòng)機(jī)共同提升了車(chē)輛的加速性能和中速功率，并降低了油耗，提高了換擋舒適性。

　　這在當(dāng)時(shí)來(lái)講簡(jiǎn)直破天荒誕生。當(dāng)大家都在仰望著ZF 6AT的光芒之際，奔馳直接從5AT升級(jí)到7AT。更多的擋位意味著獲得更大的總傳動(dòng)比范圍，同時(shí)各個(gè)傳動(dòng)比之間也比5速變速器更加接近，無(wú)論車(chē)輛在哪個(gè)速度行駛都可以獲得最佳的傳動(dòng)比。

　　除了省油，7G-TRONIC變速器也是非常適合競(jìng)技駕駛，它的Kick-Down降檔并非按傳統(tǒng)的順序逐一退擋，而是一次就降到需要的擋位，且最多可直接降四個(gè)擋位，以此獲得更高的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速榨取動(dòng)力（英菲尼迪的7速變速器也是共享奔馳的）。

　　△奔馳7G-TRONIC變速器

　　這場(chǎng)變速器的軍備競(jìng)賽硝煙蔓延到了東瀛。到了2007年，雷克薩斯推出了劃時(shí)代的新款旗艦車(chē)型LS 460。V8發(fā)動(dòng)機(jī)的性能多么強(qiáng)悍油耗多么低這些大家都耳熟能詳了，更驚人的是這款車(chē)型采用了8速自動(dòng)變速器。相比老款6AT，愛(ài)信這款全新的8AT變速箱的傳動(dòng)效率提高了2.9%，而且重量更輕，可以承受的最大扭矩比6AT更大。

　　不過(guò)遺憾的是這款由愛(ài)信生產(chǎn)的8AT變速器成本太高、結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，使得現(xiàn)在ZF后來(lái)者居上，占據(jù)了大部分豪華品牌?，F(xiàn)在僅存還在使用愛(ài)信8AT的車(chē)型除了雷克薩斯LS之外就只有大眾途銳、保時(shí)捷卡宴以及保時(shí)捷Panamera S Hybrid。

　　△愛(ài)信生產(chǎn)的8AT變速器成本太高、結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜

　　可以看出，越多擋位的車(chē)型往往都是率先采用在豪華品牌的旗艦車(chē)型上面，看來(lái)與我們普通消費(fèi)者距離很遠(yuǎn)，但是這種狀況在2013年就被打破了。來(lái)自美國(guó)的Jeep正式發(fā)布了一款創(chuàng)造汽車(chē)歷史的產(chǎn)品——全球首款 9速乘用車(chē)全新Jeep Cherokee，也就是我們熟悉的自由光。大家驚訝的地方不但是這款車(chē)擋位居然達(dá)到9個(gè)那么多，而且還是出現(xiàn)在一個(gè)專(zhuān)做SUV車(chē)型的品牌。

　　△ZF的9AT變速箱，而且是橫置的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)非常緊湊

　　從Jeep自由光9AT再到路虎攬勝極光9AT，奔馳也推出了其自家的9G-TRONIC（9速自動(dòng)變速器），現(xiàn)在通用和福特也已經(jīng)推出了聯(lián)合開(kāi)發(fā)的9AT，9AT變速器相信未來(lái)很快會(huì)普及。

　　△驚訝這款車(chē)擋位居然達(dá)到9個(gè)那么多，而且還是出現(xiàn)在一個(gè)SUV車(chē)型的品牌

　　△路虎極光也是最早采用9AT的車(chē)型之一

　　就像當(dāng)年預(yù)測(cè)2012世界末日究竟會(huì)不會(huì)來(lái)一樣，大家都紛紛討論，自動(dòng)變速器擋位軍備競(jìng)賽應(yīng)該消停了吧。業(yè)界大碗奔馳首先發(fā)話(huà)表示不再開(kāi)發(fā)9個(gè)擋位以上的變速箱，因?yàn)樗麄兺ㄟ^(guò)電腦計(jì)算模擬了810億次不同配置變速箱的工作后得出的結(jié)論。

　　△北美車(chē)展發(fā)布的全新一代雷克薩斯LS，也已經(jīng)采用10AT變速箱

　　但就在差不多時(shí)間，故事的主角又一次變成了雷克薩斯。Lexus在2016北美車(chē)展期間發(fā)布世界上首款搭載10擋變速箱的量產(chǎn)車(chē)型——LC500。啪啪啪，這臉打得真心響。

　　LC 500采用了一臺(tái)是與RC F及GS F相同的5.0升V8自然吸氣動(dòng)機(jī)。這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)最大輸出功率473馬力，527?！っ椎姆逯蹬ぞ?。相比一眾渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，這些數(shù)據(jù)顯然顯得有些孱弱。不過(guò)這些都不重要了，因?yàn)樗畲蟮牧咙c(diǎn)就是來(lái)自于搭載了一臺(tái)愛(ài)信提供的10速變速箱。

　　可以肯定說(shuō)，這款10AT不僅僅只是一個(gè)數(shù)字而已，全部10個(gè)擋之間保持均勻的齒比間隔，換擋節(jié)奏感十分強(qiáng)，而且換擋時(shí)間僅為0.2秒，與雙離合變速器差不多，而且高速巡航的時(shí)候100km/h就能夠上到10檔。當(dāng)然，這款屌炸天的變速器接下來(lái)會(huì)陸續(xù)推廣到雷克薩斯旗下很多車(chē)型。截止到現(xiàn)在，本田和福特也正式加入了10AT大軍，它們旗下的量產(chǎn)車(chē)型也紛紛用上了10AT變速器。

　　△誰(shuí)曾想到，我們的變速器已經(jīng)發(fā)展到10個(gè)擋位

　　汽車(chē)變速器由1個(gè)擋位發(fā)展到5個(gè)擋用了差不多100年，而由5個(gè)擋發(fā)展到今天10個(gè)擋僅僅大約30年時(shí)間。技術(shù)的高速發(fā)展為我們帶來(lái)了日新月異的變化。雖然很多廠家紛紛站隊(duì)，有些表示9擋自動(dòng)變速箱已經(jīng)達(dá)到現(xiàn)在技術(shù)的物理極限，而另外有些更是孜孜不倦繼續(xù)在為增加多一個(gè)擋位而奮斗。

　　無(wú)論結(jié)果如何，我們更愿意看到的是這些新技術(shù)未來(lái)能夠應(yīng)用到越來(lái)越多的車(chē)型上面，惠及廣大消費(fèi)者，這才是功德無(wú)量。

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