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这一问题的答案已渐渐清晰
作者:亚美官网    发布日期:2020-06-22 17:30


  电动汽车的快速发展给变速器行业带来了负面冲击,不过随着电动汽车变速器多挡化趋势逐渐明确,电动汽车变速器的单车价值量有望大幅提升,对于相关零部件企业来说,这是个必须抢占的“领地”。

  从电动汽车诞生之日起,“电动汽车需不需要变速器”这一问题就引起业界不少的争论,随着时间的推移,这一问题的答案已渐渐清晰,电动汽车可以没有变速器,但有了合适的变速器,则会让电动汽车加分不少。

  对于传统燃油车而言,没有变速器便无法正常行驶。具体来说,由于发动机的合理转速区间较窄(一般在1000-4000rpm左右),转速过低无法输出转矩,转速过高则会使得效率降低,因此需要通过变速器来调整减速比,从而使转速保持在合理的工作区间。电动汽车则有所不同,没有变速器也可照常运行。其中原因主要在于电机的工作范围较广(一般在0-15000rpm),在低转速甚至零转速下也能输出较大的转矩。

  目前,市面上的电动汽车主要采用电机匹配单级减速器的架构。据了解,单级减速器不需要换挡机构、同步器和离合器,结构相对简单且容易实现,因此为车企所广泛使用。

  不过,对于电动汽车来说,单级减速器并非最佳方案。长城证券指出,单级减速器主要有以下几大缺点:首先,单级减速器无法兼顾电机在低速起步和高速行驶两大工况的高效运行,电机使用效率偏低,从而影响到电动汽车续航里程;其次,在高速行驶时,扭矩不在最佳输出区间,加速乏力;此外,相对于两挡变速器,单级减速器对电机的要求明显更高,需要电机有更高的功率和更高转速。

  相对而言,多挡变速器则有诸多优点,其可以提升电机工作效率和汽车的动力性能,同时可降低对电机性能要求,只需要配置一个体积重量更小、功率更低的电机就可以满足整车的动力性能要求,从而降低电机成本。此外,多挡变速器还可以降低电耗,提升电动车的续航里程。该领域专家周士建在接受盖世汽车采访时表示,与单级减速器相比,两挡变速器可节省的电量高达13%。另根据舍弗勒的研究,两挡变速器可以使车辆续驶里程提高3%-5%,0-100km/h加速时间缩短30%左右。

  基于此,随着用户对电动汽车要求的提升,电动汽车变速器多挡化的趋势也逐渐明确。北京航空航天大学,国家乘用车自动变速器工程技术研究中心常务副主任徐向阳表示,电动汽车变速器的多挡化毫无疑问将是趋势,“我们需要多挡位的变速器来适应、改善提高电动车总体的性能”。国家新能源汽车技术创新中心电驱动业务负责人杨良会则指出,两挡变速器是未来的重要方向。

  目前电动汽车主要采用单级减速器,这给变速器企业带来了负面影响。尽管该类企业有足够的实力可以为电动汽车供应单级减速器产品,但单级减速器能够为其带来的价值却远远不及传统变速器。据相关机构测算,纯电动和串联式混动目前使用的单级减速器,单价多在1000-2000元之间,远低于AT/DCT等动辄8000-10000元的单价。

  相对于单级减速器,多挡变速器的单车价值更大。这意味着,随着电动汽车变速器多挡化趋势越来越明确,电动汽车变速器的单车价值量有望大幅提升,变速器企业也可从中受益。这也是如今诸多整车及零部件企业竞相发布用于电动汽车的多挡变速器产品的重要原因所在。

  具体来看,由于电机的能耗变化小于发动机,因此电动汽车并不需要像燃油车变速器一样采用六至十个挡位来匹配发动机的工况。综合成本和性能方面考虑,目前电动汽车多挡变速器主要以两挡变速器为主。中长期,部分高端电动汽车变速器可能会往三挡或者四挡变速器方向发展,主要原因在于增加变速器的挡位可以使纯电动车拥有更强的爬坡能力、更低的能耗、更强的续航能力。

  变速器企业的布局与此相一致,目前主要以两挡变速器产品为主。据长城证券统计,博世、舍弗勒、吉凯恩、格特拉克等都已发布两挡变速器。从市场应用情况来看,2019年保时捷首款纯电动汽车Taycan在国内正式销售,搭载的就是两挡变速器。另外长安CS75PHEV、长城P8等混动车型也搭载了两挡变速器。

  不过不同企业的两挡变速器产品所采用的技术路线各不相同。据了解,从结构上来看,目前纯电动车汽车两挡变速器主要有同步器换挡结构、单离合器结构、双离合器结构、行星齿轮结构四种路线。

  据长城证券资料显示,同步器换挡结构精简小巧、传动效率高,但换挡时存在动力中断,目前只有混合动力的宝马i8将其应用在前轴纯电驱动系统中,与后轴发动机驱动系统配合使用。其他三种技术路径可以解决换挡动力中断的问题,其中行星齿轮结构优点较为突出,更被业界所看好,该结构具有结构紧凑、抗冲击能力强、传动比大、传动效率高的优点。目前舍弗勒采用的是这一路线,保时捷Taycan搭载的也是其自主研发的行星齿轮结构变速器。

  另一个维度来看,就传统变速器而言,有手动和自动变速器之分,自动变速器又有AT、AMT、CVT、DCT四种类型。对于电动汽车来说,似乎也有着很多的多挡变速器解决方案,从该领域企业的整体布局来看,亦涵盖了AT、AMT、DCT、CVT等方向。在这其中,CVT近期获得了较多关注,其中一点原因在于今年博世与万里扬宣布在新能源汽车CVT(E-CVT)技术上开展深度合作,推动CVT在新能源汽车上的应用。

  博世(中国)投资有限公司执行副总裁徐大全博士在接受盖世汽车采访时表示:“由于电动车主要是单级或两级变速,因此对电机的要求比较高,但是通过E-CVT,我们可以把电机做小,这样就可以配合得更好,同时能够提高效率。”

  据了解,相对于传统的CVT,E-CVT去掉了液力变矩器、离合器、行星齿轮等部件,结构更加紧凑,传动效率更高。也正因如此,E-CVT成本降低至3000-4000元,虽比普通的单级减速器价格高2000-3000元左右,但是它可使电机成本和电池成本下降,且可降低百公里用电量,从而降低用电成本。另外,与其它多挡化方案相比,E-CVT在换挡平顺性和NVH方面也有较好表现。

  总而言之,目前已有诸多企业开始研发多挡变速器产品,这对于整个行业的发展无疑有着重要的推动作用。不过周士建指出,目前很多企业还在走传统变速器的路子,但是在两挡变速器中,最后能占领市场的或许是与此前截然不同的自动变速器,“原先,由于发动机的需要,我们将变速器从四挡、六挡提升到更高的挡位,以提高它效率、动力以及经济性,但是驱动电机不同,它不需要那么多的挡位。这意味着,原来一些适用于多挡位的设计可能并不适合于电机,而原来一些不适于多挡位的设计,或许恰好能够满足其要求。我们应该跳出原有的思维框架,跳出现有的四种自动变速器去思考。”

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