多档方案

行业内普遍认为两档变速器所带来的效率提升并不高,大约只在1~3%左右。

其次,采用两档变速器后,传动比可以做得更高,汽车的动力性也相应增强。

最后,也是更为重要的一点是,当采用了两个档位后,车内的驱动电机可以更加小型化、低速化,从而降低电机以及逆变器的成本。同时,由于电机的转速的下降了,变速器里可以采用低速的轴承、齿轮等部件来代替昂贵的高速部件,从而进一步降低成本。总的来说,两档变速器所带来的优势体现在效率、动力性以及成本上。

吉凯恩(GKN)SynchroShift

宝马 i8 的前后两轴都装载有一套驱动系统。

  • 后轴上装有一台三缸 170 千瓦的1.5升发动机,配备着6档自动变速器。
  • 前轴为电动驱动轴,安装有一台 96 千瓦的电动机,连接着吉凯恩的两档变速器,即名为SynchroShift的变速器。吉凯恩公司称其为全球第一款两档电轴。

这款两档变速器结构很简单,如下图,它采用了AMT的结构。

两组齿轮分别实现第一和第二档。同步器安置在了两组齿轮之间,由一台小型直流换档电机负责推动。SynchroShift变速器的各项数据如下:

  • 宝马内部变速器代码:GE2I12GK
  • 传动比:11.3(第一档)、5.85(第二档)
  • 最高输入扭矩:250 牛米
  • 最高输入转速:11400 转/分钟
  • 质量(含油):27 千克
  • 变速器油量:0.65 升

SynchroShift 的换档策略非常简单:在 Max eDrive (纯电动行驶)模式下只开第一档,在 Comfort、Eco Pro 或 Sport 模式(皆为混动模式)下只开第二档。

吉凯恩TorqueShift

对于车辆的舒适性来说,无换档动力中断极为重要。

在第一档时,第一个太阳轮(S1)通过一个可控式单向离合器被锁死(如下图左侧),行星齿轮架推动第二个太阳轮(S2)及其所在轴转动。此时行星齿轮组的的传动比较大,为 1.79,整个电轴系统的传动比为 17.0。第二档时,变速器内的换档离合器(如下图右侧)关闭,单向离合器打开。此时,整个行星齿轮组被短路,两个太阳轮及行星齿轮架转速一致。此时,行星齿轮组的传动比为 1.0,整个电轴的传动比为 9.5。两个档位间的换档实现了无动力中断,保证了换档时的驾驶舒适性。在传动比区间(ratio spread)上,吉凯恩采用了 1.79,与其 TorqueShift 两档变速器里的传动比区间几乎一致。

吉凯恩eTwinsterX

同轴的布置、矢量扭矩分配、两个档位。

奔驰CLA

奔驰下一代中低端产品线,电机功率175kW。两速变速器包含在CLA概念车首发的MB.EDU驱动模块内。 89.6kWh电池包,CLA概念车凭借仅12kWh的超低百公里电耗,实现了750km的WLTC续航。

之前的Taycan和Eletre则完全不同,二者采用多挡位的主要目的,都是更好地兼顾加速与极速,最终提高极限性能。同样是为了适应强大动力,保时捷选择了对大扭矩耐受能力最佳的行星齿轮组2AT结构

保时捷Taycan

后轴电机配备两速变速器, ZF的行星齿轮组AT结构。

  • 前轴
    • 电机性能: 190kW,440Nm, 16,000rpm;76kg;
    • 传动比约为8:1;
  • 后轴
    • 电机性能: 335kW,610Nm, 16,000rpm;170kg;
    • 第一档
      • 传动比15:1;
      • 主要用于“Sport”(运动)或“Sport Plus”(运动升级)驾驶模式。在这两种模式中还可使用起步控制系统;
      • 变速器在第一档保持较长时间,然后换入第二档并实现一次换档超增压;换档点发生在80km/h;
      • 高传动比使Taycan 在百公里加速上达到了 2.61 秒
    • 第二档
      • 传动比约为8:1;
      • 提供高效率和高动力储备,在高速行驶时也不例外;
      • 可无级调节的后限滑差速器作为选装配置提供。

结构紧凑:Taycan 的前轴驱动器比后轴的驱动器更节省空间。电机和变速箱同轴放置;转子,变速箱和车轴位于一条直线。

驱动电机通过一级齿轮组减速,连接到行星齿轮组的齿架上(蓝色线)。

第一档时,太阳轮(红色)通过左侧的单向离合器(黑色三角形符号)被锁死。此时,根据需要,变速器控制器还可以额外关闭爪式离合器(黑色圆形符号),给太阳轮“上了第二把锁”,使其锁死。行星齿轮组中的齿圈连接至差速器(绿色),作为变速器的输出端。这是第一档的情况。这一档的传动比为 16:1。

第二档时,爪形离合器打开,同时齿圈与齿架通过一个多片式离合器连接,行星齿轮组被“短路”。第二档的传动比为 8.05:1。

这款变速器内采用的很多零件都是行业内不常使用的种类,例如换档鼓、离合器拨叉等。由此带来的一大挑战是供应商的选择,以及与之相联的成本问题。

路特斯Eletre R+

后轴电机配备两速变速器

荣威Marvel X/R

两速变速器

广汽双电机两档电轴

340kW,6100Nm

NSK 摩擦力传动的平滑两速变速器

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