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    解析新能源汽車對自動變速箱產生的影響

    2015-9-10

    看到這個題目恐怕大多數讀者會覺得有些奇怪,按理來說新能源車和自動變速箱應該是和平共處的關系,為什么筆者會突然聊起這個話題。但事實上,從傳統車輛到新能源車輛架構的變化最重要的一環就是變速箱。而傳統意義上的自動變速箱在很大程度上會因為其結構的關系成為影響新能源車整車架構的一大短板。所以細心的讀者也應該發現,在新能源車特別是相對復雜的插電式混合動力車型中又很大一部分都沒有采用自動變速箱,要么是雙離合,要么是CVT。當然,也有依舊延續自動變速箱傳統的,但是這些車所搭載的自動變速箱已經和傳統的自動變速箱完全不一樣。到底為何呢,待筆者細細道來。

    為什么傳統的自動變速箱不適合于新能源車使用。要搞清楚自動變速箱和新能源車的感情糾葛,就必須要從自動變速箱的結構和新能源車的架構說起。如此一來便一目了然。

    首先來看傳統的自動變速箱。傳統的自動變速箱主體由行星齒輪機構、液力變矩器構成。其中,行星齒輪機構負責變速箱速比的變化,換言之就是確定了變速箱的檔位。而在行星齒輪之前,則通過液力變矩器實現傳統系統和發動機之間的柔性連接。從液力變矩器的工作原理中不難發現,液力變矩器是通過導輪、泵輪、渦輪等結構對變速箱油施加動力而實現的動力傳遞。簡單點說,液力變矩器是通過液壓油來傳遞動力的。

    再來看新能源車的架構,純電動車當然就不在咱們的討論范疇之內,因為純電動機的恒功率恒扭矩輸出特性壓根就不需要變速箱這樣的裝置,僅僅一套減速器就足以滿足純電動車的需求。這里要說的是架構更為復雜,動力傳遞方式更多的混合動力以及插電式混合動力車型。從實用工況上來看,混合動力車型以及插電式混合動力車型所具備的兩種動力都具備單獨提供動力或同時協同工作的情況。而動力最終傳遞到車輪上的動力通路又只有一套,也就是變速箱、傳動軸、主減速器、半軸等部分。那么問題就來了,俗話說一山不容二虎,兩套動力的協同輸出就需要在變速箱的地方實現協同。更細致一點就是需要在動力從發動機或者電動機輸出的末端實現分配。在傳統的自動變速箱上,這個位置就是液力變矩器的位置。

    不過,從液力變矩器的原理我們也不難發現,液力變矩器通過液壓油傳遞動力雖然保證了柔性連接,但液壓傳動的最大一個特點不能反向傳遞的問題也隨之而來。簡單點說就是發動機帶動液力變矩器傳遞到行星齒輪沒問題,但是反過來讓行星齒輪帶動液力變矩器傳遞到發動機就不行,所以這就是為什么自動擋車型都是嚴禁空擋滑行的原因所在。那么對于混合動力或者插電式混合動力車型而言,其中一個工況就是電動機工作而發動機不工作,而電動機在驅動車輛時又無需變速器的加入,那么在這種情況下,貿然使用電動機驅動就意味著液力變矩器處于反轉的狀態,必然會導致液力變矩器的燒毀。所以,從整車架構上來看,傳統的自動變速箱是不適合混合動力或者是插電式混合動力車型所搭載的。

    那么,這是不是意味著自動變速箱就會與新能源車無緣呢?當然不是。一般來說,業界有幾種解決辦法。

    第一種解決辦法可以動力傳遞的架構上來解決這一問題,典型的代表就是采埃孚的8HP自動變速箱。這款變速箱通過將電動機放置于液力變矩器后方,并加入一款名為HCC的液體冷卻式離合器實現電動動力的傳動。在很大程度上,8HP變速箱的傳動主要仰仗于HCC的驅動。事實上,這套變速箱總成本身就是一套混合動力系統,由于電動機位于液力變矩器后方,所以在電動機驅動的工況下短接了液力變矩器和發動機,然后通過液體冷卻式離合器鎖止速比實現電動驅動,不過受困于變速箱空間的布置,電動機的動力往往不會太大,所以這樣的結構僅僅能夠算得上弱混系統。而對于分軸式插電式混合動力車型的架構而言,這樣的布置能夠完全避免液力變矩器的反轉。所以這樣的架構是目前插電式混合動力車型較為主流的配置方式。

    第二種從架構上解決自動變速箱液力變矩器反轉問題的架構就是將電動機放置于液力變矩器之前。以電動機作為液力變矩器的驅動部分出現,而液力變矩器和發動機之間的連接則通過離合裝置實現動力的傳遞。這種架構下也不存在反拖的問題。不過,這種架構不適合分軸式混合動力的架構,在這種架構下,電動機驅動工況下后橋是主要的動力源,這種架構無法避免液力變矩器反轉情況的發生。

    第三種解決方案就要更加簡單粗暴了,直接放棄自動變速箱,以CVT或者是雙離合器變速箱取而代之。不過,這已經是另外一個結構的范疇,已經超出了我們今天要討論的范圍。所以這里就不多討論。

    通過分析我們不難發現,自動變速箱要與混合動力車型以及插電式混合動力車型實現匹配,首要解決的問題就是液力變矩器的反轉問題。在這其中,將電動機至于液力變矩器后方的架構被目前大多數的插電式混合動力車型所采用。在之前的文章中筆者也說過,得益于平臺布局的優勢以及性能方面的優勢,分軸式插電式混合動力系統會在未來成為插電式混合動力車型的主流架構,那么在這種情況下,電動機位于液力變矩器后方的結構形式將會更多的被新能源車所采用。所以,新能源時代的到來并不意味著自動變速箱的走遠,相反,自動變速箱也會憑借大扭矩輸出的特性繼續在新能源時代里發揮其應有的作用。

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