新能源汽车也曾有过变速箱?

当今世界上尝试给电动车加自动变速箱的只有两家公司——特斯拉和保时捷,而做成的只有一家, 那就是保时捷。特斯拉曾经在开发Roadster的时候尝试过安装一台两档变速箱,但是由于耐久性等 方面的问题无法解决,最终放弃。 市面上大量的电动车,无论是国产还是进口,都没有选择加变速箱。要了解这里面的原因,首先需 要了解一下变速箱对于纯电动车的意义。

ZF转为电动车设计的两档变速箱

2019年的时候动力总成巨头采埃孚该款变速箱转为电动车的动力系统设计。简单来说,电动车的变速箱主要解决的问题是,使车企不再 需要在低速区间的加速度和极速之间二选一。 对于电动车来说要加速、没极速。要极速、没加速。下面来具体看一看为什么会有这样的情况。

保时捷Taycan(配置|询价)换挡逻辑图

以taycan的转速扭矩曲线为例,来说明一下。电机特性曲线的特点是,低中转速区间电机可以输出很大的扭矩。而随着转速的上升,扭矩会逐渐减小,在突破临界点后扭矩会迅速衰减。而变速箱的功能就是调整这条曲线。速比越大,就如上图的1档曲线一样,低速扭矩放大能力越强,加速度也就越强,但极速就越低。而速比越小,就如上图 的2档曲线一样,高速时电机转速越低,能达到的极速越高,但低速时扭矩放大能力就弱。对于只采 用单速变速箱的厂家来说,就不得不在加速和极速之间二选一。 然而成年人不做选择题,我全都 要。 因此便有了两档变速箱的出现。低速的时候选择速比大的1档,整车具有更好的加速度。高速的时候 切换到速比较小的2档,极速更高。

单档和两档变速箱对Taycan性能的影响(模拟)

上图是国外机构对于保时捷Taycan在单档和两档变速箱下性能的模拟。可以看出两档对于加速性确 有提高。很显然正是借助了这台变速箱,Taycan才在加速数值上击败了特斯拉Model S(配置|询价)。 当然,两档变速箱除了提高加速能力以外,还有另一个优点——调节电机的工作点,提升效率。

Volt电机效率图

电机的效率整体来说虽然已经很高了,但是在不同的点分布还是有区别的。变速箱可以尽量使电机 运行在"SWEET SPOT"——即最高效率点附近。ZF宣传其变速箱可以为电动车额外带来5%的续航里程。 两档变速箱带来的好处已经说清楚了。但是显然任何东西不可能只有好处没有坏处。增加一个变速箱会显而易见地增加重量和复杂程度。

Taycan两档变速箱结构

Taycan的这台变速箱重达70kg,由两个离合器,一个换挡执行器,一套行星齿轮组成。当然对于 财大气粗的保时捷来说,这点成本算不了啥,但是对于普通车企来说,是个不小的负担。

问题来了,到底有没有必要给电动车配一个两档变速箱?

对于一般的车来说来说,为了将极速提升20km/h,加速提升0.5s,续航提升30km(假设600km续 航)而去增加一个如此复杂的零件,显然是不够划算的。保时捷选择了增加一个变速箱,很显然是 为了与特斯拉一较高下。续航上不跟Model S拼,但是在看家本领加速和极速两个方面,如果再输 给特斯拉面子上实在过不去。因此在Taycan上再怎么下血本,也得把Model S给赢了。 因此,结论基本也就清晰了。电动车的变速箱,在追求极限性能,溢价高的车型上是有用的, 以后有可能会出现更多的应用。但是对于一般价格段的电动车来说,通过增加两档变速箱来 提升极限性能并不是一个很好的选择。毕竟只用单速变速器+电机的组合在性能方面已经可以让 绝大部分人满意了。

2022-07-12

2022-07-12