黎明前的陷入战国时代的新能源变速箱该如何站

2019-01-07   阅读:147

  这些年随着造车新的加入,让新能源车市场快速搅动,但是在各种天花乱坠的商业模式创新之下,核心技术的突破却困难重重,潮水退去之后,谁在裸泳?继此前的电池专题之后,本期我们就新能源汽车三大件中的电机和变速箱,当下以及未来发展来为大家做一个简单的解读。

  在新能源汽车愈发火爆的当下,传统燃油车的动力总成已经难以适应其发展,从市场当下主流热销的车型来看,一般配备单速变速箱或者干脆取消了变速箱配备,而混动车型则基于传统变速箱进行稍加改装或者全新打造,随着架构预计智能以及集成化,传统变速箱与新能源、尤其是混动车型所搭载的变速箱道分歧愈发明显。

  在燃油车的时代,发动机与变速箱可谓是汽车的灵魂,而在一百多年的发展史上,投入精力和最多、技术积累最深的,恐怕就是动力和传动这两大系统,不过到了新能源汽车时代,发动机的地位大大下降,与电动机共同使用或者被电动机所替代,因此,与之匹配的变速箱也进行了相应的变动。

  随着汽车市场电气化趋势来临,无论是出于对未来汽车市场的考量,还是提升旗下产品竞争力,电气化时代的变速箱研发都已经成为了车企乃至下级供应商考虑的方向,但在轻混、强混、插电混动、增程式混动以及纯电动多线的发展下,变速箱该更侧重与哪方面,成为了车企与下级供应商面对的一个难题!

  从新能源发展来看,混合动力在补贴大幅减少甚至为零的当下,其销量仍占据新能源细分市场的主流,而从技术线来看,主要以可以分为P0、P1、P2、P3、P4等模式,从架构来看,P0、P1由于节油效果不明显,属于混动的初级阶段,现如今已经被多数车企所,而P2、P3、P4等模式成为了当下混合动力主要采用的布局。

  从技术角度来看,P0模式电动机主要集成在发动机旁边,发电机与发动机曲轴通过柔性连接。而P1模式则采用电动机集成在发动机曲轴之上,在发动机运转时候则可以为电动机充电、在滑行还可实现能量的回收和储存,但缺陷也比较明显,电动机因为与发动机连接原因,在电动机运行时,发动机曲轴就必须旋转,这样电机没办法单独驱动车轮,而在能量回收以及滑行模式下,电动机也必须带动曲轴运转,不仅浪费能量,还相应的增加了车辆的噪音,所以P0、P1没有纯电行驶模式。但这种结构好处是可以利用传统变速箱档位,基本不需要对车型架构做太大的调整。

  而P2模式基本与P1比较相似,电动机也位于发动机与变速箱之间,但P2模式不需要像P1一样整合在发动机外壳中,因此可以集成在变速箱输入轴上或者通过软性连接与变速箱相连。因为电动机与发动机以及变速箱之间可以采用离合器分离或者结合,所以电动机可以单独运行,并且还能利用变速箱档位。

  P2是目前市面混动车型采用最多的模式,该技术投资较少即可实现混动效果,主要用于插电式混动和强混。

  比如舍弗勒推出的P2混动模块,将离合器集成在电动机定子之中,可以减少变速箱档位的影响,使混动车型在可在行进间进行发动机以及电动机之间的扭矩传递,并且结构非常紧凑,我们熟知的长安CS75 PHEV、长城P8 PHEV都采用了舍弗勒的两档变速器。

  P3模式则将电动机挪移到变速箱的末端,避免了传统变速箱能量的损耗,相比P0、P1和P2布局,P3最主要的优势是纯电驱动和动能回收的效率,且纯电传动更为直接,更高效,在急加速方面表现尤为抢眼。在发动机运行中,可以选择对应的离合器来启动发动机,因此,整体设计更为简单。但是,电动机需要加装的单级变速箱,相应的提高了成本,并且,由于电机无法与变速箱或发动机进行整合,需要占用额外的体积。

  当然,还有一种方案就是将电动机集成在变速箱的内部,这里要讲的就会P2方案之中的一种——PS(功率分流),目前在混动技术领域,储备最深、层次最高的丰田和通用都是这一流派的积极者。值得一提的是,PS系统都是基于双离合变速箱打造,利用了双离合变速箱可以在两个输入轴之间切换的特点,将电动机集成到了其中一轴上,实现电机与发动机的动力扭矩衔接。使用PS的方案包含了中混、强混、混合策略插电混动,以及增程式插电混动。

  P4模式是把电动机放在了驱动桥,直接驱动车轮,该模式发动机与电动机通过地面耦合,但与发动机内部并不存在任何机械连接,并且还可实现四驱模式。但由于该模式不能在纯电驱和纯发动机驱动之间切换,所以一般应用于插电混动,或者是弱混模式。如宝马i8,沃尔沃T8插混等车型。

  但简单来说,P0-P4这所有的模式,有个共同点就是保留了传统档位的变速箱,但P2-P4模式需要更具需求对变速箱进行结构的调整。从当下混动市场来看,国外供应商已经基本完成了P4模式的变速箱研发,如舍弗勒schaeffler两档减速器以及吉凯恩GKN两档减速器,舍弗勒两档减速器基于DCT基础上研发,吉凯恩则基于AMT基础上开发了两档减速器,并配备在了宝马混动动力超跑i8之上,搭载了两个档位的宝马i8既不会产生换档顿挫感,低速档也没有明显噪声,并且纯电模式下加速到250km/h的用时明显比特斯拉Model S短。

  但从研制方向来看,车企与下游供应商在混动模式下开发的变速箱依旧是基于其原有优势方面进行开发,如DCT、AT以及全新模式的eCVT,但从P1-P4的趋势来看,电动机开始越来越,而基于P4研发的变速箱已经可以投放到纯电动汽车之上,有种殊途同归的趋势。

  从当今技术发展以及论证研究的方向来看,混动模式下的变速箱发展仍将以AT、DCT以及ECVT为主,但AT以及DCT都需要对变速箱进行结构的调整,尤其是P3模式下的PS机构将是DCT未来发展方向。而基于齿轮的ECVT,结构简单,并且传动效率比较高,主要方向分为输入分流式、输出汇流式以及符合分汇流式,但由于专利,技术主要掌握在丰田以及通用的手中,在专利到期后,预计将成为混动以及纯电动汽车的主要发展方向。

  不管怎样,变速箱的结构性发展,为国内车企以及供应商提供了一次绝佳的赶超机会,吉利已经研发出P3模块的混动系统,而盛瑞以及万里扬也针对性的推出了8AT混动以及CVT19混动变速箱,明显与海外车企与供应商缩短了技术差距,对于纯电动方面,电机也已经研发出了二级集成式变速箱。可以说,在新能源线纷杂的当下,国内车企以及供应商多线齐发力,取得了不错的,但在疲弱的供应链以及集成控制能力下,未来能否迅速赶超乃至形成技术优势,就要国内车企以及下游供应商的智慧了。

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