自动变速箱和新能源车的恩怨情仇

2015-09-08 19:14:02来源: 腾讯

看到这个题目恐怕大多数读者会觉得有些奇怪,按理来说新能源车和自动变速箱应该是和平共处的关系,为什么笔者会突然聊起这个话题。但事实上,从传统车辆到新能源车辆架构的变化最重要的一环就是变速箱。而传统意义上的自动变速箱在很大程度上会因为其结构的关系成为影响新能源车整车架构的一大短板。所以细心的读者也应该发现,在新能源车特别是相对复杂的插电式混合动力车型中又很大一部分都没有采用自动变速箱,要么是双离合,要么是CVT。当然,也有依旧延续自动变速箱传统的,但是这些车所搭载的自动变速箱已经和传统的自动变速箱完全不一样。到底为何呢,待笔者细细道来。

为什么传统的自动变速箱不适合于新能源车使用。要搞清楚自动变速箱和新能源车的感情纠葛,就必须要从自动变速箱的结构和新能源车的架构说起。如此一来便一目了然。

首先来看传统的自动变速箱。传统的自动变速箱主体由行星齿轮机构、液力变矩器构成。其中,行星齿轮机构负责变速箱速比的变化,换言之就是确定了变速箱的档位。而在行星齿轮之前,则通过液力变矩器实现传统系统和发动机之间的柔性连接。从液力变矩器的工作原理中不难发现,液力变矩器是通过导轮、泵轮、涡轮等结构对变速箱油施加动力而实现的动力传递。简单点说,液力变矩器是通过液压油来传递动力的。

再来看新能源车的架构,纯电动车当然就不在咱们的讨论范畴之内,因为纯电动机的恒功率恒扭矩输出特性压根就不需要变速箱这样的装置,仅仅一套减速器就足以满足纯电动车的需求。这里要说的是架构更为复杂,动力传递方式更多的混合动力以及插电式混合动力车型。从实用工况上来看,混合动力车型以及插电式混合动力车型所具备的两种动力都具备单独提供动力或同时协同工作的情况。而动力最终传递到车轮上的动力通路又只有一套,也就是变速箱、传动轴、主减速器、半轴等部分。那么问题就来了,俗话说一山不容二虎,两套动力的协同输出就需要在变速箱的地方实现协同。更细致一点就是需要在动力从发动机或者电动机输出的末端实现分配。在传统的自动变速箱上,这个位置就是液力变矩器的位置。

不过,从液力变矩器的原理我们也不难发现,液力变矩器通过液压油传递动力虽然保证了柔性连接,但液压传动的最大一个特点不能反向传递的问题也随之而来。简单点说就是发动机带动液力变矩器传递到行星齿轮没问题,但是反过来让行星齿轮带动液力变矩器传递到发动机就不行,所以这就是为什么自动挡车型都是严禁空挡滑行的原因所在。那么对于混合动力 或者插电式混合动力车型而言,其中一个工况就是电动机工作而发动机不工作,而电动机在驱动车辆时又无需变速器的加入,那么在这种情况下,贸然使用电动机驱动就意味着液力变矩器处于反转的状态,必然会导致液力变矩器的烧毁。所以,从整车架构上来看,传统的自动变速箱是不适合混合动力或者是插电式混合动力车型所搭载的。

那么,这是不是意味着自动变速箱就会与新能源车无缘呢?当然不是。一般来说,业界有几种解决办法。

第一种解决办法可以动力传递的架构上来解决这一问题,典型的代表就是采埃孚的8HP自动变速箱。这款变速箱通过将电动机放置于液力变矩器后方,并加入一款名为HCC的液体冷却式离合器实现电动动力的传动。在很大程度上,8HP变速箱的传动主要仰仗于HCC的驱动。事实上,这套变速箱总成本身就是一套混合动力系统,由于电动机位于液力变矩器后方,所以在电动机驱动的工况下短接了液力变矩器和发动机,然后通过液体冷却式离合器锁止速比实现电动驱动,不过受困于变速箱空间的布置,电动机的动力往往不会太大,所以这样的结构仅仅能够算得上弱混系统。而对于分轴式插电式混合动力车型的架构而言,这样的布置能够完全避免液力变矩器的反转。所以这样的架构是目前插电式混合动力车型较为主流的配置方式。

第二种从架构上解决自动变速箱液力变矩器反转问题的架构就是将电动机放置于液力变矩器之前。以电动机作为液力变矩器的驱动部分出现,而液力变矩器和发动机之间的连接则通过离合装置实现动力的传递。这种架构下也不存在反拖的问题。不过,这种架构不适合分轴式混合动力的架构,在这种架构下,电动机驱动工况下后桥是主要的动力源,这种架构无法避免液力变矩器反转情况的发生。

第三种解决方案就要更加简单粗暴了,直接放弃自动变速箱,以CVT或者是双离合器变速箱取而代之。不过,这已经是另外一个结构的范畴,已经超出了我们今天要讨论的范围。所以这里就不多讨论。

通过分析我们不难发现,自动变速箱要与混合动力车型以及插电式混合动力车型实现匹配,首要解决的问题就是液力变矩器的反转问题。在这其中,将电动机至于液力变矩器后方的架构被目前大多数的插电式混合动力车型所采用。在之前的文章中笔者也说过,得益于平台布局的优势以及性能方面的优势,分轴式插电式混合动力系统会在未来成为插电式混合动力车型的主流架构,那么在这种情况下,电动机位于液力变矩器后方的结构形式将会更多的被新能源车所采用。所以,新能源时代的到来并不意味着自动变速箱的走远,相反,自动变速箱也会凭借大扭矩输出的特性继续在新能源时代里发挥其应有的作用。

关键字:自动变速箱  变速箱  恩怨情仇

编辑:鲁迪 引用地址:http://www.eeworld.com.cn/qcdz/2015/0908/article_11404.html
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