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傳動(dòng)系統(tǒng)在新能源汽車時(shí)代遭遇了巨變。

由于電動(dòng)機(jī)擁有寬域高效的工作區(qū)間，只需調(diào)整輸入電流，即可完成對(duì)輸出動(dòng)力的控制，實(shí)現(xiàn)車輛的加減速。這讓一直以來(lái)被視為關(guān)鍵部件的變速箱，顯得“多余”起來(lái)。

傳統(tǒng)汽車在速度上不斷追高，大部分電動(dòng)車卻只需一臺(tái)單級(jí)減速器便可完成從電動(dòng)機(jī)到車輪的動(dòng)力傳遞。

那么，問(wèn)題來(lái)了：電動(dòng)汽車真的不需要變速箱了嗎？

可以不用變速箱，但不等于一定不用變速箱；不用變速箱 離合器，電動(dòng)汽車可以完成行駛的基本功能；但如果給電動(dòng)汽車匹配上變速器 離合器，則可以如虎添翼，錦上添花。

目前，一些國(guó)際巨頭已經(jīng)嗅到了這塊市場(chǎng)商機(jī)。吉?jiǎng)P恩、舍弗勒、博格華納等著名國(guó)際性零部件供應(yīng)商已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了量產(chǎn)的AMT，寶馬、豐田的一些插電混動(dòng)結(jié)構(gòu)車型也裝配過(guò)多級(jí)變速箱；國(guó)內(nèi)崛起了一批電控企業(yè)新秀，另有一些從傳統(tǒng)變速箱轉(zhuǎn)型的企業(yè)也在謀劃布局。

Part1：變速箱的“電動(dòng)時(shí)代”

如果給電動(dòng)汽車配上變速箱，傳統(tǒng)一般認(rèn)為會(huì)有以下三種可能性：

A、增加變速箱，會(huì)增加電動(dòng)汽車成本？

B、增加變速箱，會(huì)增加電動(dòng)汽車重量？

C、增加變速箱，經(jīng)濟(jì)性提升有限？

關(guān)于這個(gè)問(wèn)題，我們且以一個(gè)經(jīng)典車型為例進(jìn)行分析：

特斯拉的第一個(gè)車型Roadster的最初設(shè)計(jì)是180kW電機(jī) 2檔變速箱，后來(lái)由于變速箱生產(chǎn)質(zhì)量的問(wèn)題，被迫采用了第二種方案，取消了變速箱，但為了達(dá)到相同的動(dòng)力性能，使電機(jī)功率增大到240kW才能達(dá)到相同的性能。

為了配合更大的電機(jī)，電池也需要從60kWh增大到80kWh以提供更大的輸出功率。

即可總結(jié)出來(lái)：原方案：180kW電機(jī) 60kWh電池 變速箱；新方案：240kW電機(jī) 80kWh電池

由此例來(lái)看，“為了達(dá)到相同的動(dòng)力性能”，特斯拉的新方案去掉了變速箱，但換用了更大的電機(jī)，以及20kWh的電池。

由于電機(jī)優(yōu)越的性能、“廣域高效”的工作特點(diǎn)，沒(méi)有多擋位變速箱的配合，電機(jī)也能適應(yīng)不同的車速工況，順利完成到車輪的動(dòng)力傳遞。于是，就有人就提出，大規(guī)制造常規(guī)變速箱的場(chǎng)景將成為歷史，“多擋位”變速箱屬于內(nèi)燃機(jī)時(shí)代的“歷史遺留產(chǎn)物”。事實(shí)真的如此嗎？

一般認(rèn)為，匹配變速箱，整車成本與重量肯定都上去了。但是，至少以前面特斯拉的例子來(lái)看，增加變速箱，是可以降低電動(dòng)汽車成本的，是可以降低電動(dòng)汽車重量的。

再以特斯拉ModelSP85(以下簡(jiǎn)稱ModelS)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(wèn)題正出在特斯拉匹配的單級(jí)變速箱上：它使特斯拉始終在一擋上行駛，完成從起步到最高時(shí)速的行駛。

這相當(dāng)于開(kāi)一輛燃油車，用一擋起步后不換擋，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，再加速能力被大幅削弱。

另外，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。

持這種看法的還有國(guó)家“千人計(jì)劃”特聘專家、同濟(jì)大學(xué)新能源汽車工程中心袁一卿博士。他認(rèn)為，“單級(jí)變速箱雖然能滿足電動(dòng)汽車一般的行駛需求，卻仍有很大的優(yōu)化空間”。

他所成立的安徽易佳斯動(dòng)力科技有限公司，已開(kāi)發(fā)出并面向市場(chǎng)推出新能源商用車純電直驅(qū)系統(tǒng)、AMT動(dòng)力總成系統(tǒng)、DCT動(dòng)力總成系統(tǒng)、EVT 自動(dòng)變速器、混合動(dòng)力總成系統(tǒng)、高效電機(jī)及減速箱一體化集成動(dòng)力總成等系列產(chǎn)品。

袁一卿在接受高工電動(dòng)車(微信：weixin-gg-ev)采訪時(shí)表示，當(dāng)車輛高速行駛時(shí)，電動(dòng)機(jī)需要保持極高的轉(zhuǎn)速，對(duì)噪音控制和續(xù)航里程都不利；而使用多級(jí)變速箱增加速比范圍，則可以根據(jù)不同工況切換速比，讓車輛起步時(shí)能擁有更好的加速水平，在高速時(shí)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，降低噪音和電能的消耗。

另外，袁一卿認(rèn)為，多級(jí)變速箱能有效增加車輛的續(xù)航里程，提升爬坡性能和加速性能。據(jù)其團(tuán)隊(duì)測(cè)算，2速AMT能使電機(jī)效率提升6%-12%(平均值8%-10%)，同時(shí)讓電池消耗降低約10%，因此成本即便高于減速器，與電機(jī)、電池所節(jié)省的花費(fèi)相互抵消后，仍然是更經(jīng)濟(jì)的。

此外，國(guó)家乘用車自動(dòng)變速器工程技術(shù)研究中心常務(wù)副主任、北京航空航天大學(xué)工程系教授徐向陽(yáng)在接受采訪時(shí)也表示，他做過(guò)的大量仿真分析研究表明，純電乘用車如果從單級(jí)減速器改成兩擋自動(dòng)變速器，大概可以節(jié)能6%，而且車輛的動(dòng)力性也會(huì)得到很大改善。

如果改成三擋，節(jié)能效果還可以繼續(xù)提高1%-2%。如果是純電動(dòng)商用車，比如公交車，用三擋變速器替代單級(jí)減速器，可以節(jié)能13%左右。

Part2：?jiǎn)渭?jí)減速器的利弊選擇

即便是如此，當(dāng)前，單級(jí)減速器依然是電動(dòng)汽車廠商的主流選擇，如特斯拉、寶馬i3、北汽電動(dòng)車、啟辰晨風(fēng)、比亞迪e5、帝豪EV、騰勢(shì)、江淮iev5等，均為單級(jí)減速器。

高工電動(dòng)車分析認(rèn)為，這一方面是由于電動(dòng)機(jī)自身的特點(diǎn)所決定的。與發(fā)動(dòng)機(jī)不同，電動(dòng)機(jī)從0轉(zhuǎn)速開(kāi)始就能全動(dòng)力輸出，沒(méi)有怠速問(wèn)題困擾，而且電機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍比發(fā)動(dòng)機(jī)更廣更高，普遍都能達(dá)到7000-10000轉(zhuǎn)以上，減速器的作用就是將電機(jī)的轉(zhuǎn)速降低，并將動(dòng)力傳遞到車輪。

同時(shí)，電動(dòng)機(jī)最大輸出功率可以保持很寬廣的轉(zhuǎn)速區(qū)間，基本能覆蓋車輛所遇到的各種不同運(yùn)行工況。電機(jī)本身也擁有自變速功能，只要保持電機(jī)的輸入功率不變，它便可以自動(dòng)在輸出功率和輸出扭矩之間尋找一個(gè)最佳的平衡點(diǎn)，而無(wú)需對(duì)轉(zhuǎn)速進(jìn)行控制。

而另一方面，尤其在國(guó)內(nèi)，變速箱供應(yīng)鏈弱、整車廠集成控制能力弱，導(dǎo)致不想用復(fù)雜的變速箱。而單級(jí)減速器，相對(duì)成本低、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單易安裝，故障率小，動(dòng)力損失下，體積小。

當(dāng)然了，采用單級(jí)減速器時(shí)，純電動(dòng)乘用車的動(dòng)力性能完全取決于驅(qū)動(dòng)電機(jī)，對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)性能的要求較高。當(dāng)電動(dòng)汽車的速度到達(dá)極限之后沒(méi)有提升空間，所以速度會(huì)受到制約，高速經(jīng)濟(jì)性不高。

同時(shí)，采用單級(jí)減速器不利于高電驅(qū)動(dòng)總成系統(tǒng)的效率，這是因?yàn)閱我粋鲃?dòng)比通常無(wú)法同時(shí)兼顧純電動(dòng)乘用車的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，行駛過(guò)程中驅(qū)動(dòng)電機(jī)多數(shù)情況下無(wú)法處于高效率工作點(diǎn)，尤其是在最高或最低車速以及低負(fù)荷條件下，驅(qū)動(dòng)電機(jī)效率一般會(huì)降至60-70%以下，嚴(yán)重浪費(fèi)了車載電能而減少續(xù)駛里程。

另外，單級(jí)減速器也不利于采用高效率、輕量化的驅(qū)動(dòng)電機(jī)。

Part3：變速器的市場(chǎng)與技術(shù)路線

在這種情況下，選擇2級(jí)或多級(jí)變速器，還是單級(jí)減速器，似乎成為一個(gè)命題。

“目前電機(jī)效率總體來(lái)說(shuō)確實(shí)比較高，并且高效的工作范圍也比較大。但電機(jī)仍然不是在所有工作點(diǎn)上都是高效的”，徐向陽(yáng)表示。例如低速大扭矩的時(shí)候，它的效率只有60%-70%，又如高速小扭矩的時(shí)候，它的效率也不高。同時(shí)，電動(dòng)車對(duì)于能耗更為敏感，因?yàn)槟芎牟罹鸵馕吨仨毚钶d更多昂貴的電池。

另一方面，目前一些國(guó)際巨頭已經(jīng)注意到了前者那片市場(chǎng)。吉?jiǎng)P恩、舍弗勒、博格華納等著名國(guó)際性零部件供應(yīng)商已經(jīng)開(kāi)發(fā)出了量產(chǎn)的AMT，寶馬、豐田的一些插電混動(dòng)結(jié)構(gòu)車型也裝配過(guò)多級(jí)變速箱；國(guó)內(nèi)崛起了一批電控企業(yè)新秀，另有一些從傳統(tǒng)變速箱轉(zhuǎn)型的企業(yè)也在謀劃布局。

如果說(shuō)還需要變速器，那么搭載于純電動(dòng)車的變速器應(yīng)該是什么樣的？

“電動(dòng)汽車本身仍然需要變速器，但是不會(huì)像傳統(tǒng)汽車一樣需要那么多個(gè)擋位，因?yàn)殡姍C(jī)特性確實(shí)比較好”，徐向陽(yáng)表示，他認(rèn)為，電動(dòng)乘用車用2-3擋變速器，電動(dòng)公交車用3-4擋變速器，即可獲得良好的能耗經(jīng)濟(jì)性，而且結(jié)構(gòu)也比較簡(jiǎn)單，性價(jià)比很好。

“未來(lái)，隨著電動(dòng)車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展日趨成熟、競(jìng)爭(zhēng)日益激烈，我認(rèn)為越來(lái)越多的電動(dòng)乘用車產(chǎn)品一定會(huì)使用2-3個(gè)擋位的自動(dòng)變速器。至于具體采用哪種換擋技術(shù)，不同的企業(yè)將按照自身的技術(shù)背景和產(chǎn)品定位，選擇不同的技術(shù)路線”，徐向陽(yáng)指出。

同時(shí)，他也預(yù)測(cè)，到2035年，新能源汽車和傳統(tǒng)汽車可能是平分天下的狀態(tài)。因此，未來(lái)變速器技術(shù)既要滿足傳統(tǒng)汽車的需求，又要滿足混合動(dòng)力汽車的需求，還要滿足純電動(dòng)汽車的需求，而且純電驅(qū)動(dòng)還分動(dòng)力電池和燃料電池等不同形式。

不過(guò)就眼下而言，電動(dòng)車的變速器和傳統(tǒng)汽車的變速器一樣，也面臨著很多新的巨大挑戰(zhàn)。

現(xiàn)有的變速器技術(shù)，無(wú)論是手動(dòng)的還是自動(dòng)的，都是基于燃油車發(fā)展起來(lái)的技術(shù)，把這些技術(shù)簡(jiǎn)單地挪到電動(dòng)車上并不能滿足電動(dòng)車的工況要求，這其中還要攻克很多技術(shù)難關(guān)。

比如，目前電機(jī)的最高轉(zhuǎn)速可以達(dá)到每分鐘15000-16000轉(zhuǎn)，未來(lái)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可能是每分鐘20000-30000轉(zhuǎn)，而發(fā)動(dòng)機(jī)的最高轉(zhuǎn)速只有每分鐘6500轉(zhuǎn)。電機(jī)的這種高轉(zhuǎn)速帶來(lái)的NVH問(wèn)題，是電動(dòng)車變速器必須解決的關(guān)鍵問(wèn)題之一。此外，高轉(zhuǎn)速還意味著變速器的潤(rùn)滑和密封都面臨巨大的挑戰(zhàn)。還有軸承，轉(zhuǎn)速每分鐘6500轉(zhuǎn)和15000轉(zhuǎn)對(duì)軸承的要求差別是巨大的。

但就技術(shù)路線而言，變速器的發(fā)展主要有四個(gè)方向：

一是傳統(tǒng)的自動(dòng)變速器，要持續(xù)優(yōu)化，追求多擋化、高效化、電動(dòng)化、輕量化以及更寬的速比；

二是混合動(dòng)力的變速器，要研究滿足不同類型或者不同混合比的變速器，無(wú)論是Add-On也好，還是DHT也好，都要滿足各種驅(qū)動(dòng)類型混動(dòng)汽車的需求；

三是純電動(dòng)的變速器，大方向就是電機(jī)、電控、變速器高度一體化的集成；

四是解決超越現(xiàn)有技術(shù)的新問(wèn)題，比如在純電動(dòng)汽車上，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到每分鐘20000-30000轉(zhuǎn)的時(shí)候，再用齒輪傳動(dòng)可能就會(huì)有問(wèn)題，因?yàn)槭軝C(jī)械加工精度水平的限制，很難做出如此高精度的齒輪。這是需要攻關(guān)的重要問(wèn)題。

也正是這種種的挑戰(zhàn)，給袁一卿帶去了信心：“目前專門為電動(dòng)汽車設(shè)計(jì)的變速箱還寥寥無(wú)幾，也就是說(shuō)，這場(chǎng)角逐的戲碼并非塵埃落定，而是剛剛開(kāi)始”。

“傳動(dòng)技術(shù)還沒(méi)有固化，還沒(méi)有出現(xiàn)一個(gè)占據(jù)主導(dǎo)地位、具有壓倒性優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品”，他傾向于認(rèn)為，未來(lái)會(huì)形成不同的細(xì)分市場(chǎng)，企業(yè)會(huì)在AMT、雙離合、CVT、PST行星齒輪變速器、減速器等多種產(chǎn)品中進(jìn)行選擇與配型。