新能源汽车变速器技术解析

原标题:新能源汽车变速器技术解析

纯电动汽车驱动电机与单级减速器集成

目前全球主流纯电动汽车均采用电机匹配单级减速器的架构,未来趋势是电机和单级减速器集成在一起,带来体积减少、重量减轻和成本降低。单级减速器也称为单档固定齿比变速箱。

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、北汽电动车、启辰晨风、比亚迪e5、帝豪EV、腾势、江淮iev5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。

典型的电机与单级减速器集成方案

来源:佐思产研 《新能源汽车电池电机电控月度监测与分析报告》

纯电动汽车驱动电机与多级减速器集成

纯电动汽车搭载两速变速器,耗电量低,加速性能强,但开发难度也非常大。理想中的电动车多齿比变速箱须具备体积小、质量轻、传动效率高的特点。

Tesla的第一个车型Roadster的最初设计是180kW电机 2档变速箱,后来由于变速箱生产质量的问题,被迫采用了第二种方案,取消了变速箱但使电机功能增大到240kW才能达到相同的性能。为了配合更大的电机,电池也需要增大到80kWh以提供更大的输出功率。

目前,宝马混动动力超跑i8的驱动电机匹配了GKN供应的2速自动变速箱,这使得宝马i8在纯电动模式下加速到250km/h的用时明显比特斯拉Model S短。

GKN驱动电机与两级减速器集成

来源:佐思产研 《新能源汽车电池电机电控月度监测与分析报告》

混合动力汽车驱动电机与发动机、变速、差速集成开发

纯电动车仅需1-3档的减速箱,而混合动力汽车仍然需要自动变速器。

纯电动和混合动力技术实现难度和成本矩阵图

来源:佐思产研 《新能源汽车电池电机电控月度监测与分析报告》

在混动车领域,自动变速器是业界公认的核心技术,上汽在这方面有着很大优势,2017年上海车展上,上汽变速器的最新清洁能源创新产品首次公开亮相,其中重点展示了eDCT混合动力变速器,高转速、大扭矩e-Axle电桥电驱单元总成SH35E1A以及DCT250 7速双离合变速器等产品。

eDCT为所有混合动力汽车提供了解决方案,该混合动力变速器平台基于双离合变速器DCT360自主开发,集成高性能驱动电机,可以实现3个纯电动档位和9种混合动力模式,提高了发动机和电机运行区间的效率。另外,电机与齿轴系统平行布置,结构紧凑,易于整车布置,成本低,产品经济性高,可选48V~360V电压方案,设计兼顾中混、强混、插电式混合和纯电需求。

eDCT混合动力变速器

SH35E1A是其自主开发的一款高转速、大扭矩e-Axle电桥电驱单元总成,具有高集成度、高功率密度、高可靠性等特点,该产品可应用于纯电动、燃料电池及混合动力车辆。

SH35E1A混合动力变速器

上汽变速器在坚持自主开发的同时,与美国汽车巨头联手、联合研发出DCT250 7速双离合变速器, 率先采用既高度集成又相互独立的TCU控制单元,从设计源头解决中国拥堵路况频繁启停对变速箱的挑战,这款双离合变速器相比传统自动变速器燃油经济性提高10%,综合传动效率达94%,最大效率达到97%,所带来的好处就是换挡速度快,操控灵敏,协同智能档位预啮合技术,可迅速提升速度,实现强劲动力。

DCT250 7速双离合变速器

上汽变速器在国内开展较早,而且起步较高,注重产品的自主正向开发,一开始就为上汽的燃料电池汽车提供完全自主开发的减速箱,并于2008年在奥运会应用;2010年世博会上实现产品真正的批量商用化,到了2013年,与上汽捷能联合开发的第一代混合动力产品实现批量上市,这是国内第一款实现真正意义上的双电机混合动力驱动变速器,累计销量突破5万台,预计2017年上汽新能源变速器销量将突破10万台。

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