新能源汽车时代已来 变速器的发展趋势会如何?

随着全球各国禁售燃油车时间表的相继公布,以及各大车企在新能源汽车领域的全面发力,新能源汽车在2018年迎来了大爆发。

从中汽协发布的9月份新能源汽车数据方面来看,新能源汽车9月产销增长较平稳,共计销售12.1万辆,环比增长19.8%,同比增长54.8%。与我国9月汽车销量同比下跌相比,新能源汽车可谓“逆流而上”。

新能源汽车不断增加市场占有量的同时,也带来了汽车技术的变革和进步,新技术的到来必然会导致一些传统技术的退步甚至消失。那么,新能源汽车的迅猛发展,是否也在说明燃油车终结的时代就要来了?本文将通过汽车三大件之一的变速器,一探究竟。

变速器对纯电动车没有那么重要

变速器是传统燃油车的核心部件之一,其有两大基本功用,一是配合离合器,保证汽车正常起步,不至于因起步负载过大而熄火;二是,在车主不断变化车速的过程中,通过档位的切换(变速比)使得发动机稳定处于工作转速。它对汽车的驾驶体验有着至关重要的影响,但在新能源车领域,变速器似乎并没有那么重要。因为电动汽车的电机已经可以依靠自身完善的系统让车辆正常行驶,而变速器对改善驾驶性的效果有限,若再增加一个变速器,将会增加车辆的车重,也会增加成本。

目前,国内大部分纯电动车都没有物理意义上的变速器,很多人可能看到部分车的档把以及在仪表上看到有档位显示,但实际上那些都是迎合消费者的模拟档位,电动机本身并不需要齿轮变速机构的辅助就能在各个转速下稳定工作。

市面上的纯电动汽车基本上都是单速变速器,如特斯拉、宝马i3、北汽电动车、启辰晨风、比亚迪e5、帝豪EV、腾势等。优点是:成本低、结构简单易安装、故障率小、动力损失小、体积小。缺点是:当电动汽车的速度到达极限之后没有提升空间,所以电动车的速度受到制约,高速经济性不高。在固定功率相同的条件下,采用异步电动机的电动车车速更快,但是和固定齿比变速器匹配之后,速度却没有提升。即便是加速强悍的特斯拉,在中后段的加速表现同样不佳,这就是受固定齿比变速器的影响。

另外,纯电动车也不能搭载普通的变速器,主要原因是普通变速器的体积和重量相对于电动车而言太大,本来电池组就把整个底盘空间占掉了,压根就没有过多的安放空间;其次是传动效率不够高!以传动效率较高的双离合变速器为例,实际传动效率在87%左右,这就意味着原本电池组100公里的续航里程,传到车轮后就只剩下87公里了。同时,考虑变速器的重量因素,可能也会使实际续航里程下降!

电动机的功能比燃油机的功能简单又强大的多,电动汽车没有变速器就可以正常行驶,那么,为什么还要增加成本加一个变速器呢??

变速器的发展趋势

盖世汽车研究院分析师认为,到2030年前,电动汽车将占超过80%的中国汽车产量。混合动力汽车仍将搭载AT、DCT以及ECVT;纯电动汽车短期内以减速器为主流,二级变速器为趋势。对于混合动力来说,变速器仍是核心零部件。混动汽车AT,DCT都可以搭载,但需特别改造。ECVT结构简单,传动效率高,舒适性好,可以预见在专利保护到期后,ECVT的市场份额将大幅增加,DCT短期内主驱动前后置方案可行性高,长期趋势为集合程度高的BSG+DCT奇数轴电机结构。对于纯电动来说,二级变速器为趋势。短期内由于技术原因,市场上的纯电动汽车变速器几乎都为单级减速器,长期来看,二级变速器能够更好的提高电机效率,高速性表现更好,将成为趋势。

很多认可二级变速器将是未来发展趋势的业内人士也认为,采用二级变速器,可以使电机更多地工作在高效区,其原因是采用二级变速器时,电机的工作转矩比采用固定档减速器小得多,这样就减小了电机的工作电流,降低了电机的烧组损耗,提高了电机的工作效率。

也有业内人士认为,对纯电动汽车而言,为了提高传统比,实现最大车速及最大爬坡度的提升,可对变速器进行改进,采用五挡变速器,能够实现汽车性能的提高。现阶段,五挡变速器已经实现了产业化发展,而两挡变速器研发成果显然还不明显,所以,五挡变速器可以直接应用现有技术及成果,实现研发成本的降低,同时五挡变速器对电池、电机的要求都不高,有可能是未来电动汽车发展的主要方向。?

在2018CTI论坛上,北京长城华冠汽车科技总裁王克坚表示,电动跑车K50拥有一个电动发动机,在每个轴上都具备了一个单速变速器。可提供百公里加速仅需4.6秒和续航里程420公里的性能。车身(约800公斤)的轻量化归功于碳纤维材料。在下一代车型上塑料材料将取代碳纤维。下一代电动车型将拥有二级变速器。AMT方案将成为首选。将来,带行星齿轮组的多速变速器也将被考虑用于电动车型。?

蜂巢易创科技有限公司技术总监GERHARD HENNING则认为, 到2030年,70%全球生产的1.2亿车辆将被混动化或成为纯电动车。但是,70%车辆将依然拥有内燃机作为其动力系统的组成部分。7速DCT系统提供给传统(FWD、AWD)和混动(P2、P4)车型灵活的应用可能(平台设计)。当最大时速超过160公里时,需要两速变速箱。两速电动轴带行星齿轮组和一个动力转换组件,避免牵引力中断。电驱传动(单速)用于35、120、170千瓦峰值的电机。汽车工业必须为未来每种可能的技术做好准备,未来肯定不只属于电池驱动电动车。