曾經(jīng)在一篇關(guān)于變速箱的文章中看到，大部分電動(dòng)車僅通過匹配結(jié)構(gòu)緊湊的單級(jí)變速箱，就可以達(dá)到普通動(dòng)力車型的性能，于是作者就此提出，在未來大規(guī)制造常規(guī)變速箱的場景將成為歷史。這個(gè)觀點(diǎn)指出，“多擋位”變速箱屬于內(nèi)燃機(jī)時(shí)代的“遺留產(chǎn)物”，難道果真如此？
被變速箱拖累在終點(diǎn)的特斯拉
以性能最好的電動(dòng)車特斯拉Model S P85（以下簡稱Model S）為例，它可以輕松贏在起步，但在中后段加速卻頻輸對(duì)手。究其原因，問題就出在特斯拉匹配的單級(jí)變速箱上，它使特斯拉始終在用一擋，完成從起步到最高時(shí)速的行駛。這相當(dāng)于開一輛燃油車，用一擋起步后不換擋行駛，直到轉(zhuǎn)速被拉高至紅線區(qū)，發(fā)動(dòng)機(jī)不能回到最佳扭矩輸出區(qū)間，再加速動(dòng)力被大幅削弱。同樣特斯拉“再加速潛力”，也被這個(gè)一擋走天下的單級(jí)變速箱拖累，才會(huì)在中途被對(duì)手超越。
圖為特斯拉Model S單級(jí)變速箱，位于逆變器與電動(dòng)機(jī)之間
單級(jí)變速箱降低特斯拉續(xù)航潛力
單級(jí)變速箱造成電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的扭矩輸出一氣呵成，也許不間斷的動(dòng)力輸出對(duì)起步加速有利，但卻不利于車輛的經(jīng)濟(jì)性與舒適性。尤其是為追求性能采用高轉(zhuǎn)速電動(dòng)機(jī)的Model S，它配置的高轉(zhuǎn)電動(dòng)機(jī)功耗較大，并且單級(jí)變速箱一擋大齒比，造成車輛巡航狀態(tài)也處于較高的轉(zhuǎn)速臨界點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)性不高。
至于效率的打折有多嚴(yán)重，可以看看采用47.5千瓦時(shí)電池容量的騰勢，最佳續(xù)航里程在250公里左右，而Model S配置了容量達(dá)到85千瓦時(shí)的鋰電池組，最佳續(xù)航里程為400公里左右，特斯拉高出騰勢近一倍電量，續(xù)航里程卻沒有翻倍。
多擋變速箱優(yōu)勢在哪里?
多擋位變速箱相比固定擋位對(duì)動(dòng)力輸出的損耗更小，能提升發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出效率，這正是研發(fā)人員樂此不疲地對(duì)變速箱擋位數(shù)極致追求的關(guān)鍵，考慮到輕量化以及體積的問題，變速箱也不會(huì)無限制的增加擋位。所以如果能匹配一個(gè)速比范圍合理的多擋變速箱，來優(yōu)化電動(dòng)機(jī)動(dòng)力爆發(fā)的時(shí)機(jī)，那將會(huì)大幅提升經(jīng)濟(jì)性，其次是持續(xù)加速性能。
說完了一個(gè)擋的缺點(diǎn)，多個(gè)擋的優(yōu)勢，電動(dòng)車廠商們卻依然在使用單機(jī)變速箱，這是何苦？關(guān)鍵在于單級(jí)有結(jié)構(gòu)極為緊湊的優(yōu)勢，體積遠(yuǎn)比普通變速箱小很多，它不需要離合器（電動(dòng)機(jī)輸出軸直接連接變速器，而非內(nèi)燃機(jī)用飛輪），電控?fù)Q擋結(jié)構(gòu)也比液壓更簡單可靠。單級(jí)變速箱正是利大于弊，主要性能已經(jīng)滿足當(dāng)前的使用，所以才被廣泛使用。這不是說廠商們已經(jīng)放棄了提升經(jīng)濟(jì)性，只是現(xiàn)在還無暇顧及。GKN已經(jīng)推出量產(chǎn)電動(dòng)機(jī)用兩級(jí)變速箱，雖然從擋位數(shù)看還有點(diǎn)名不副實(shí)，不過從寶馬i8裝配它后的性能表現(xiàn)看已經(jīng)優(yōu)于單級(jí)變速箱。
率先實(shí)現(xiàn)“多”擋位，i8雙級(jí)變速箱
目前純電動(dòng)車中，我們還沒有看到多級(jí)變速箱的存在。在采用插電混動(dòng)結(jié)構(gòu)的車型中，寶馬i8已經(jīng)率先為驅(qū)動(dòng)前輪的電動(dòng)機(jī)單獨(dú)裝配了一臺(tái)結(jié)構(gòu)小巧的“雙級(jí)”變速箱。
大部分混合動(dòng)力車型都配有離合器結(jié)構(gòu)，用于電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速過快時(shí)，防止達(dá)到臨界速度會(huì)將電力驅(qū)動(dòng)脫離，但這樣會(huì)影響動(dòng)力的性能發(fā)揮。寶馬i8是一輛對(duì)動(dòng)力有追求的跑車，電動(dòng)機(jī)占到一半的動(dòng)力輸出，顯然斷開電力傳動(dòng)對(duì)它來說不合適，而來自吉?jiǎng)P恩（GKN）公司的eAxle變速箱解決了這個(gè)問題，它使寶馬i8的電動(dòng)機(jī)在第二擋時(shí)臨界轉(zhuǎn)速更低，這樣全程都有電動(dòng)機(jī)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車輛。
寶馬i8電動(dòng)機(jī)采用橫置布局空間狹小，GKN薄片式“2AT”被緊湊地安裝其中
該變速箱的聰明之處在于，為電動(dòng)機(jī)額外增加一個(gè)齒輪傳動(dòng)比，可以提高車輛的加速性能，同時(shí)增加了純電動(dòng)模式行駛里程。吉?jiǎng)P恩的雙速eAxle變速箱，還使得電動(dòng)機(jī)以及與其相連各系統(tǒng)的尺寸得到降低，減輕了重量，整個(gè)裝置僅重27公斤，體積為325×562×313毫米，這個(gè)體積參數(shù)比，專為橫置布局經(jīng)過特別瘦身的ZF 9AT變速箱還要小，ZF 9AT為367×521×421毫米。寶馬i8在傳動(dòng)軸與電動(dòng)機(jī)之間，僅留有狹小的橫向空間，與其說是eAxle變速箱被安裝在寶馬i8，還不如用“貼附”形容更為恰當(dāng)。
電動(dòng)車傳動(dòng)系統(tǒng)的未來
豐田的ECVT采用行星齒輪結(jié)構(gòu)
其實(shí)不光是高大上的寶馬i8，豐田也為旗下混合動(dòng)力車型，裝配了一臺(tái)ECVT變速箱，它沒有傳統(tǒng)CVT的錐盤與鋼帶，使用了行星齒輪變速結(jié)構(gòu)，這臺(tái)變速箱不光匹配發(fā)動(dòng)機(jī)，對(duì)于電動(dòng)機(jī)同樣具有變速功能。目前，德國汽車零件供應(yīng)商博世，已經(jīng)表示他們正在加緊研發(fā)電動(dòng)車用多擋變速箱。特斯拉ECO艾倫·馬斯克也在考慮，未來為Model S匹配一臺(tái)緊湊、輕薄的多擋位變速箱。
電動(dòng)邦小結(jié)：
電動(dòng)機(jī)只是改變了做功的方式，即通過電磁互斥原理產(chǎn)生動(dòng)力輸出，告別了發(fā)動(dòng)機(jī)使用燃燒產(chǎn)生熱效率做功，變速箱對(duì)于優(yōu)化電動(dòng)機(jī)動(dòng)力輸出依然至關(guān)重要。目前研發(fā)輕薄化、小型化的專用變速箱，仍熱需要攻克很多技術(shù)難題。
