新能源汽车是否需要变速器?

2021-10-6 9:45:01

新能源汽车是否需要变速器?
现阶段,新能源汽车主要分为纯电动汽车,插电式混合动力,燃料电池汽车。其中纯电动汽车和燃料电池汽车是没有发动机,单纯靠电机驱动,而混动现在多数采用油+电混合,所以还是有发动机的。无论他们有没有发动机,变速器都是必须有的,现在市面上的纯电动汽车基本上都是单速变速箱,如:特斯拉、宝马i3、北汽新能源、启辰晨风、比亚迪e5、帝豪EV、腾势汽车、江淮iev5等。这种变速器的优点是: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箱匹配之后,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箱的影响。而混合动力汽车多采用传统自动变速器或者双离合变速器或者专用变速器,氢燃料汽车驱动原理与纯电动相同,单纯靠电机驱动,所以变速器与纯电动基本一致。
总体来看,新能源汽车仍然需要变速箱,近年来出现了两挡变速器、同轴变速器、集成电子断开差速器的变速器、集成双离合器式差速器的变速器、电机控制器变速器三合一总成、集成发动机电机发电机的变速器等新型变速器。
1、同轴变速器
同轴变速器,就是指输入轴与输出轴同轴的变速器。图1 为吉凯恩同轴单档变速器剖视图。应用在沃尔沃( Volvo ) XC90 混合动力汽车和雪佛兰( Chevrolet ) Bolt 变速器上,图 2为雪佛兰 Bolt 同轴单档变速器剖视图。输入轴输出轴同轴结构,可减小变速器尺寸,便于整车布置。


(图1)

(图2)

2、两档变速器
现在新能源汽车常用的两档变速器有AMT结构和DCT结构。采用AMT结构时,需要使用同步器,此时换挡冲击较大,而采用DCT结构时,由于变速箱只有两个档位,此时双离合器结构会使成本增加很多。
吉凯恩( GKN )两档变速器,减速比分别为11.38和5.85。图3为吉凯恩两档变速器剖视图,图4为吉凯恩两档变速器在输入轴上的换档机构。应用在宝马( BMW ) i8 混合动力车上。格特拉克( Getrag )两档变速器,减速比分别为12.06和8.61。与减速比为9-10.5的单档变速器相比,两档变速器的低速档减速比设置为 11-12,满足加速和爬坡性能,而且所需电机最大转矩可以降低;高速档减速比设置为5-9,满足最高车速要求,而且所需电机最高转速可以降低。电机最大转矩和最高转速降低,可使得电机小型化、轻量化。而且两档变速器可使电机较多地在最佳效率点运转,降低能耗。

(图3)

(图4)

3、集成电子断开差速器的变速器
集成电子断开差速器。图3为其剖视图。图5为吉 凯恩电子断开差速器爆炸图。应用在沃尔沃XC90 T8混合动力汽 车上。高速时,电子断幵差速器将电机与车轮分离,以提高高速时系统 效率并防止电机超速。电子断开差速器控制犬牙式离合器接合或 分离,使用霍尔传感器非接触式测量离合器位置。

(图5)

4、集成双离合器式差速器的变速器
集成双离合器式差速器的变速器。图6为其剖视图。该差速器应用在路虎揽胜极光(Range Rover Evoque )、福特福克斯 (Ford Focus ) RS上,也可应用在纯电动汽车或混合动力汽车 采用双离合系统取代传统差速器,可精确调节每个车轮的扭矩, 实现左、右车轮扭矩矢量控制。实现扭矩限制,实现电子限滑差 速锁功能。断开连接时提高系统效率。

(图6)

5、两档同轴集成双离合器式差速器的变速器
吉凯恩两挡同轴变速器集成双离合器式差速器(吉凯恩称为 eTwinsterX),如图7所示。在2017年法兰克福国际汽车展上首次亮相。

(图7)
该变速器综合了上述的两挡、同轴、双离合器式差速器三种变速器的特点。
6、电机控制器变速器三合一总成
吉凯恩三合一总成,如图8所示。

(图8)

采埃孚(ZF )三合一总成,如图9所示。


(图9)
麦格纳(Magna )三合一总成,如图10、11、12所示。

(图10)

(图11)

(图12)
博世(Bosch )三合一总成,如图13所示。

(图13)
三合一总成结构紧凑、功率密度高、系统效率高、安装简单、减 少电缆、可以提供整体解决方案。
7、集成发动机电机发电机的变速器
集成发动机电机发电机的变速器,剖视图如图14所示。应用在三菱欧蕊德(Mitsubishi Outlander)混合动力汽车上。

(图14)
本田(Honda )集成发动机电机发电机的变速器,剖视图如图15所示。应用在雅阁(Accord )混合动力汽车等车型上。


(图15)
丰田(Toyota )集成发动机电机发电机的变速器,剖视图如图 16所示,原理图如图17所示。应用在第四代普锐斯(Prills )等 车型上。

 (图16)

(图17)
菲亚特克菜斯勒(FCA)集成发动机电机发电机的变速器,原理图 如图18所示。应用在大捷龙(Pacifica )混合动力汽车上。

 (图18)

 

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