新能源汽車的核心配置是電動機,和發動機相比最大的區別就是,電動機的功率是恒定的,可以克服阻力所需要的轉矩,及可獲取該阻力下的最高轉速,電動機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、純電動、燃料電池目前多采用單級減速器,未來能耗要求提升,或發展爲多級減速器;並聯多采用現有自動變速箱進行改造或使用電驅動橋;混聯多采用專用混動變速箱。總體來看,新能源汽車仍然需要變速箱,近年來出現了兩擋變速器、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、電動機控制器變速器三合一總成、集成發動機電動機發電機的變速器等新型變速器。
1 兩擋變速器
吉凱恩(GKN)兩擋變速器,減速比分別爲11.38和5.85。圖1爲吉凱恩兩擋變速器剖視圖,圖2爲吉凱恩兩擋變速器在輸入軸上的換擋機構。應用在寶馬(BMW)i8混合動力車上。
格特拉克(Getrag)兩擋變速器,減速比分別爲12.06和8.61。
與減速比爲9-10.5的單擋變速器相比,兩擋變速器的低速擋減速比設置爲11-12,滿足加速和爬坡性能,而且所需電動機最大轉矩可以降低;高速擋減速比設置爲5-9,滿足最高車速要求,而且所需電動機最高轉速可以降低。電動機最大轉矩和最高轉速降低,可使得電動機小型化、輕量化。而且兩擋變速器可使電動機較多地在最佳效率點運轉,降低油耗。
圖1 吉凱恩兩擋變速器剖視圖
圖2 吉凱恩兩擋變速器在輸入軸上的換擋機構
2 同軸變速器
吉凱恩變速器,輸入軸與輸出軸同軸。圖3爲吉凱恩同軸單擋變速器剖視圖。應用在沃爾沃(Volvo)XC90 T8混合動力汽車上。
雪佛蘭(Chevrolet)Bolt變速器,輸入軸與輸出軸同軸。圖4爲雪佛蘭Bolt同軸單擋變速器剖視圖。應用在雪佛蘭Bolt純電動汽車上。
輸入軸輸出軸同軸結構,可減小變速器尺寸,便于整車布置。
圖3 吉凱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
吉凱恩變速器,集成電子斷開差速器。圖3爲其剖視圖。圖5爲吉凱恩電子斷開差速器爆炸圖。應用在沃爾沃XC90 T8混合動力汽車上。
高速時,電子斷開差速器將電動機與車輪分離,以提高高速時系統效率並防止電動機超速。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量離動合器位置。
圖5 吉凱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
吉凱恩變速器,集成雙離合器式差速器。圖6爲其剖視圖。該差速器應用在路虎攬勝極光(Range Rover Evoque)、福特福克斯(Ford Focus)RS上 ,也可應用在純電動汽車或混合動力汽車上。
采用雙離合系統取代傳統差速器,可精確調節每個車輪的扭矩,實現左、右車輪扭矩矢量控制。實現扭矩限制,實現電子限滑差速鎖功能。斷開連接時提高系統效率。
圖6
5 兩擋同軸集成雙離合器式差速器的變速器
吉凱恩兩擋同軸變速器集成雙離合器式差速器(吉凱恩稱爲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。
6 電動機控制器變速器三合一總成
吉凱恩三合一總成。計劃于2019年在歐洲汽車制造商的全球平台上生産。
采埃孚(ZF)三合一總成。于2018年量産,應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。
三合一總成結構緊湊、功率密度高、系統效率高、安裝簡單、減少電纜、可以提供整體解決方案。
7 集成發動機電動機發電機的變速器
吉凱恩集成發動機電動機發電機的變速器,剖視圖如圖7所示。應用在三菱歐藍德(Mitsubishi Outlander)混合動力汽車上。
本田(Honda)集成發動機電動機發電機的變速器,剖視圖如圖8所示。應用在雅閣(Accord)混合動力汽車等車型上。
豐田(Toyota)集成發動機電動機發電機的變速器,剖視圖如圖9所示,原理圖如圖10所示。應用在第四代普銳斯(Prius)等車型上。
菲亞特克萊斯勒(FCA)集成發動機電動機發電機的變速器,原理圖如圖11所示。應用在大捷龍(Pacifica)混合動力汽車上。
實現純電動、串聯混合動力、並聯混合動力、混聯混合動力等模式之間切換,提高了整車性能和效率。
圖7
圖8
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圖10
圖11
延伸閱讀
新能源汽車沖擊,發動機前途暗淡?
另外,隨著混合動力、純電動等新能源車的普及,讓不少人認爲,汽車零部件企業尤其是汽車發動機生産企業前途暗淡,他們認爲“發動機是熟透了的技術”,就要進入“冰河期”了。
這其實是一個誤解。更多新型發動機的誕生,比如大發、馬自達、通用等企業相繼開發出更小排量更新技術,燃效相比以往至少提升22%以上,即便扣除自啓停帶來的油耗優勢,也能看出傳統發動機其實還有很大的挖掘潛力,可以繼續茁壯成長。
據報道,在傳統動力上,馬自達運用高壓縮比在第一階段達到了與弱混相當的燃效,第二階段可以達到強混相當的燃效。這其中發展的核心點就在于單純利用發動機實現稀薄燃燒,最終希望內燃機可以在2030年將70%的內燃機汽車二氧化碳排放量相比1990年降低80%。
就目前來說,傳統汽車零部件無論是體量還是重要性,依然遠遠超過新能源所占的比例,發展新能源並不代表放棄傳統汽車的相關發展,兩者都很重要。