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新能源汽车变速器发展趋势研究

0  引言

新能源汽车(包括纯电动汽车混合动力汽车等)的传动系统普遍采用单挡变速器。单挡变速器结构简单、成本低、传动效率高。单挡变速器由两级齿轮传动组成,其中第二级齿轮传动集成差速器。近年来,出现了两挡变速器、同轴变速器、集成电子断开差速器的变速器、集成双离合器式差速器的变速器、电机控制器变速器三合一总成、集成发动机电机发电机的变速器等新型变速器。

1   两挡变速器

吉凯恩(GKN)两挡变速器,减速比分别为11.38和5.85。图1为吉凯恩两挡变速器剖视图,图2为吉凯恩两挡变速器在输入轴上的换挡机构。应用在宝马(BMW)i8混合动力车上。

格特拉克(Getrag)两挡变速器,减速比分别为12.06和8.61。

与减速比为9-10.5的单挡变速器相比,两挡变速器的低速挡减速比设置为11-12,满足加速和爬坡性能,而且所需电机最大转矩可以降低;高速挡减速比设置为5-9,满足最高车速要求,而且所需电机最高转速可以降低。电机最大转矩和最高转速降低,可使得电机小型化、轻量化。而且两挡变速器可使电机较多地在最佳效率点运转,降低油耗。

2  同轴变速器

吉凯恩变速器,输入轴与输出轴同轴。图3为吉凯恩同轴单挡变速器剖视图。应用在沃尔沃(Volvo)XC90 T8混合动力汽车上。

雪佛兰(Chevrolet)Bolt变速器,输入轴与输出轴同轴。图4为雪佛兰Bolt同轴单挡变速器剖视图。应用在雪佛兰Bolt纯电动汽车上。

输入轴输出轴同轴结构,可减小变速器尺寸,便于整车布置。

3  集成电子断开差速器的变速器

吉凯恩变速器,集成电子断开差速器。图3为其剖视图。图5为吉凯恩电子断开差速器爆炸图。应用在沃尔沃XC90 T8混合动力汽车上。

高速时,电子断开差速器将电机与车轮分离,以提高高速时系统效率并防止电机超速。电子断开差速器控制犬牙式离合器接合或分离,使用霍尔传感器非接触式测量离合器位置。

4  集成双离合器式差速器的变速器

吉凯恩变速器,集成双离合器式差速器。图6为其剖视图。该差速器应用在路虎揽胜极光(Range Rover Evoque)、福特福克斯(Ford Focus)RS上 ,也可应用在纯电动汽车或混合动力汽车上。

采用双离合系统取代传统差速器,可精确调节每个车轮的扭矩,实现左、右车轮扭矩矢量控制。实现扭矩限制,实现电子限滑差速锁功能。断开连接时提高系统效率。

5  两挡同轴集成双离合器式差速器的变速器

吉凯恩两挡同轴变速器集成双离合器式差速器(吉凯恩称为eTwinsterX),如图7所示。在2017年法兰克福国际汽车展上首次亮相。

该变速器综合了上述的两挡、同轴、双离合器式差速器三种变速器的特点。

6   电机控制器变速器三合一总成

吉凯恩三合一总成,如图8所示。计划于2019年在欧洲汽车制造商的全球平台上生产。

采埃孚(ZF)三合一总成,如图9所示。计划于2018年量产,应用在欧洲汽车制造商车型上。

麦格纳(Magna)三合一总成,如图10、11、12所示。

博世(Bosch)三合一总成,如图13所示。

三合一总成结构紧凑、功率密度高、系统效率高、安装简单、减少电缆、可以提供整体解决方案。

7   集成发动机电机发电机的变速器

吉凯恩集成发动机电机发电机的变速器,剖视图如图14所示。应用在三菱欧蓝德(Mitsubishi Outlander)混合动力汽车上。

本田(Honda)集成发动机电机发电机的变速器,剖视图如图15所示。应用在雅阁(Accord)混合动力汽车等车型上。

丰田(Toyota)集成发动机电机发电机的变速器,剖视图如图16所示,原理图如图17所示。应用在第四代普锐斯(Prius)等车型上。

菲亚特克莱斯勒(FCA)集成发动机电机发电机的变速器,原理图如图18所示。应用在大捷龙(Pacifica)混合动力汽车上。

实现纯电动、串联混合动力、并联混合动力、混联混合动力等模式之间切换,提高了整车性能和效率。

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