雅斯頓原創(chuàng)文章|溜溜

相比傳統(tǒng)燃油車，電動車的結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大的變化，電動機(jī)代替了傳統(tǒng)的發(fā)動機(jī)，電池組代替了燃油，就連以檔位論英雄的變速箱，也被取代為單級減速器。正是因為電動車?yán)@過了發(fā)動機(jī)和變速箱的汽車行業(yè)準(zhǔn)入門檻，讓造車和維護(hù)保養(yǎng)變得更加簡單。

但近來越來越多車企和供應(yīng)商都在投入研發(fā)電動車專用變速箱，比如寶馬i8采用GKN的2AT變速箱，博世、加特克、博格華納等變速箱供應(yīng)商也在虎視眈眈。如果說電動車簡化機(jī)械機(jī)構(gòu)是大勢所趨，那曾被砍掉的變速箱再次卷土歸來，這是歷史倒退嗎？

內(nèi)燃機(jī)時代的“遺留產(chǎn)物”

在回答這個問題之前，首先要明白變速箱在燃油車和電動車中的戲份到底有多少。作為燃油車三大件之一，變速箱的存在是由發(fā)動機(jī)的物理性質(zhì)所決定的。內(nèi)燃機(jī)雖然經(jīng)歷了上百年的改進(jìn)，但依舊無法擺脫兩個致命的缺點，一是低轉(zhuǎn)速下輸出扭矩較低，難以保證發(fā)動機(jī)正常運轉(zhuǎn)；二是高轉(zhuǎn)速下輸出扭矩會急速下降。

換言之，單純一個內(nèi)燃機(jī)，既無法驅(qū)動汽車，也無法兼顧低速和高速行駛。因此需要通過離合器和變速箱，靈活調(diào)節(jié)不同車速和不同動力需求下發(fā)動機(jī)的轉(zhuǎn)速。此外，發(fā)動機(jī)的合理工作范圍較窄，一般為1000-4000rmp，變速箱為了讓發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速保持在合理的工作范圍，就無法固定在一個減速比來匹配行駛需要的轉(zhuǎn)速，因此需要多個檔位來提高發(fā)動機(jī)的效率。

跟內(nèi)燃機(jī)相比，電動車的電機(jī)則有兩個截然不同的特點，首先是零轉(zhuǎn)速下便可輸出最大扭矩，因此不需要設(shè)置怠速，靜止時電機(jī)關(guān)閉即可；此外，電機(jī)的工作范圍特別寬，一般為0-7000rmp，所以不同動力下電機(jī)的轉(zhuǎn)速也能滿足，只需要一個減速器來提高電動高轉(zhuǎn)速下的輸出扭矩。

由此可見，即使沒有變速箱，電動車也可以照常運行，并可享受與之帶來的好處。相比變速箱，單級減速器傳動效率更高，而且不存在換擋過程中的頓挫感，更重要的是對電動車輕量化的貢獻(xiàn)。據(jù)了解，采用單級減速器可以為車重減輕185kg的負(fù)擔(dān)，從而換來更長的續(xù)航里程。而寶馬i3大費周折，專門采用全碳化纖維車身，也僅帶來250-350kg的減重效果。從“性價比”來看，顯然前者更符合主流車企的利益，這也是為什么目前全球主流電動車均采用電機(jī)+單級減速器的結(jié)構(gòu)。

變速箱是錦上添花？

當(dāng)然，可以不用變速箱，并不等于一定不用變速箱。電動車電機(jī)的特性確實在起步階段可以秀你一臉，包括很多三四百萬的跑車也只能看它的尾燈，比如特斯拉ModelSP100D百米加速為2.28s，，比它貴三倍的蘭博基尼HuracanPerformante百米加速為2.9s。

雖然電動車擁有優(yōu)秀的起步速度，但極速卻比不上內(nèi)燃機(jī)，還是以特斯拉ModelSP100D和蘭博基尼HuracanPerformante來說，前者極速為250km/h，而且僅能維持幾秒時間，后者最高速度可達(dá)到325km/h，堪稱“最蠻小?！?。

電動車的極速遠(yuǎn)落后于內(nèi)燃機(jī)的根本原因，其實就在減速比。隨著電機(jī)轉(zhuǎn)速增高，電機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生的反電動勢也會越大，電機(jī)的有效電壓也會隨著降低，因此對車輪的驅(qū)動力也會降低。單級減速器使得電動車完成從起步到最高時速的行駛，相當(dāng)于內(nèi)燃機(jī)從一檔起步后直到轉(zhuǎn)速被拉高至紅線區(qū)，發(fā)動機(jī)不能回到最佳扭矩輸出區(qū)間，再加速能力被大幅削弱。唯有通過增加小齒輪比檔位，才能進(jìn)一步提高極速表現(xiàn)。

其次是續(xù)航能力。單級減速器會造成汽車巡航狀態(tài)處于較高的轉(zhuǎn)速臨界點。加上變速箱的話，可以通過換擋使發(fā)動機(jī)處于效率最高的區(qū)域。從另一個角度來看，變速箱可以有效降低電機(jī)和電池的負(fù)荷。

機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存

由此可見，變速箱對提高電動車的極速表現(xiàn)和行駛經(jīng)濟(jì)性有莫大幫助，但對車企來說，要實現(xiàn)這種錦上添花的任務(wù)并非想象中那么簡單。特斯的第一款車型Roadster的最初版設(shè)計使用180kW電機(jī)+2AT變速箱，后來在設(shè)計和生產(chǎn)過程中遇到了不少困難，于是被迫采用了第二種方案，取消了變速箱。但為了實現(xiàn)相同的性能，特斯拉只能將電機(jī)增大到240kW，相應(yīng)的電池也進(jìn)一步增大到80kWh，來提供更大的輸出功率，滿足電機(jī)需求。

對特斯拉來說，研發(fā)電動車的變速箱有如此大的難度，更不用說其他研發(fā)水平一般的車企了。尤其對國內(nèi)企業(yè)來說，制造出合格的變速箱可比造出內(nèi)燃機(jī)都要難，這不僅需要克服變速箱控制和設(shè)計上的瓶頸，尤其是電機(jī)的效率比內(nèi)燃機(jī)要高，對變速箱傳動效率要求也會更高。此外，生產(chǎn)上還需要具備精密機(jī)械制造能力的產(chǎn)業(yè)鏈，導(dǎo)致車企不想用變速箱。

從另一個角度來看，目前大部分電動車即使沒有變速箱，加速能力和極速已經(jīng)足以滿足日常的用車需求。目前最迫切的難題在于提高電動車的續(xù)航能力、減少充電時間、降低制造成本，變速箱的存在反而會帶來車重及成本的提升，這樣來看似乎并不劃算。

雖然目前純電動車中，我們還沒有看到多級變速箱的存在，不過在采用插電混動結(jié)構(gòu)的車型中，寶馬i8已經(jīng)率先為驅(qū)動前輪的電動機(jī)單獨配備了一個2AT變速箱。大部分混動車型都有配備離合器的結(jié)構(gòu)，用于電機(jī)轉(zhuǎn)速過快時，防止電力驅(qū)動脫離，但這對一臺追求動力和速度的寶馬i8來說，高速時斷開電力傳動顯然并不合適，2AT變速箱可以讓寶馬i8的電動機(jī)在第二檔時臨界轉(zhuǎn)速更低，這樣電機(jī)和內(nèi)燃機(jī)都可以共同驅(qū)動車輛。

此外，豐田應(yīng)用在旗下混動車型中的ECVT變速箱，使用行星齒輪的變速結(jié)構(gòu)，讓它不光可以匹配發(fā)動機(jī)，對電機(jī)同樣起到變速功能。汽車零件供應(yīng)商博世，早前已經(jīng)表示他們正在研發(fā)電動車專用的多檔變速箱。

雅斯頓小結(jié)

可以肯定的說，變速箱的加入對電動車的整體性能有所幫助?；蛟S有人認(rèn)為，深挖電機(jī)和電控系統(tǒng)的潛力同樣可以滿足電動車性能的要求，但如果普通溫順的小綿羊通過搭載變速箱后，能達(dá)到特斯拉一樣強(qiáng)大的加速水平，這何嘗不是一種進(jìn)步呢？據(jù)了解，有企業(yè)正嘗試用額定功率30-40kW的電機(jī)，搭配一個2擋變速箱，爆發(fā)出4秒多的加速性能。相信隨著相關(guān)技術(shù)的成熟，電動車搭載變速箱將會成為未來的趨勢。