為什么說二級變速器是電動汽車的未來趨勢？

與傳統燃油車相比，電動汽車的結構有很大不同。除了需要占用大量空間的復雜發動機和排氣系統外，變速器作為傳統內燃機中最常見的配置之一，似乎并沒有出現在電動汽車上。據了解，目前世界主流純電動汽車均采用電機匹配單級減速器的結構。然而，盡管如此，該行業對于電動汽車是否需要變速器仍存在爭議。許多業內人士認為，兩級變速器是未來電動汽車的主要趨勢。北美中國汽車工程師協會中國分會會長周世健博士近日在接受采訪時明確表示，雙速變速器是純電動汽車未來的發展趨勢，隨著更多雙速變速箱產品的出現，這一趨勢將越來越明顯。單級減速器被廣泛使用，兩級變速箱還需要嗎？傳統的變速箱作為協調發動機轉速和車輪實際運行速度的傳動裝置，是為了充分發揮發動機的最佳性能。具體來說，由于發動機的合理轉速范圍較窄（通常在1000-4000轉/分左右），如果轉速過低，它將無法輸出扭矩，但一旦發動機轉速過高，它將處于低效工作狀態。因此，加油車在行駛時需要通過換擋來調整減速比，從而將車速保持在合理的工作范圍內。對于燃油車來說，如果沒有變速箱，車輛就無法正常運行。電動汽車不同，因為電機的工作范圍很廣（通常為0-15000rpm）。它還可以在低速甚至零速時輸出巨大的扭矩。換句話說，電動汽車可以在沒有變速箱的情況下照常行駛。目前，世界上主流的純電動汽車都采用電機匹配單級減速器的結構。從結構上講，單級減速器不需要換檔機構、同步器和離合器，而且其結構相對簡單易實現，因此被車企廣泛使用。據格仕汽車研究院統計，2017年中國減速器銷量達到788639臺。

既然單級減速器已經被廣泛使用，為什么電動汽車要配備兩級變速器？原因是帶變速箱的純電動汽車在工作時會處于更高效的狀態。如前所述，電機的工作范圍很寬，但相對而言，電機的扭矩非常充足，并且在中低速下的工作效率相對較高。但在高速的情況下，電動機的效率和轉矩會迅速下降。兩級變速器的作用是使電機盡可能在高效速度范圍內工作，從而減少損耗，提高巡航范圍。如下圖所示，藍色區域為低效區域（80%-90%），紅色區域為高效區域（90%-93%）。在初始階段，電機轉速較低。為了避開藍色區域，變速箱需要將電機轉速提高到紅色區域。在高速驅動階段，電機速度較高。為了避開藍色區域，變速箱需要將電機轉速降低到紅色區域。從這個角度來看，只有兩級變速器才能使汽車在高速和低速時保持在紅色區域。

周世健說，電動機的運行有兩個工作點，單級減速器無法兼顧這兩種工況。“匹配前不能匹配后，匹配后不能匹配前。”因此，為了避免電機在低效區域工作，有必要采用兩級變速器。他還指出，與單級減速器相比，兩級變速器可以節省高達13%的電力。人們傾向于認為增加變速箱會增加電動汽車的重量和相應的成本，但事實似乎并非如此。以特斯拉為例。了解其第一款車型Roadster的人應該知道，Roadster最初是由180kW電機和2速變速箱組合而成的。后來，由于在生產2速變速箱時遇到了一些困難，這種設計被取消，轉而使用單級減速器。然而，在或……

r為了保持相同的性能，特斯拉不得不選擇更大的電機，并且為了與更大的電動機配合，電池被進一步放大，以提供更大的輸出功率來滿足電動機的需求。由此可見，對于車企來說，采用減速器方案可能并不劃算，而使用兩級變速器可能會給它們帶來額外的“好處”。兩級變速器這么好，為什么汽車公司不投資于大規模應用？從以上不難看出，兩級變速器對純電動汽車來說是錦上添花，而不是畫蛇添足。那么問題來了，既然兩級變速器這么好，為什么還沒有被廣泛使用呢？答案無非是兩點：首先，技術是不可能實現的；

其次，供應鏈跟不上。據相關分析人士介紹，市場上純電動汽車選擇使用單級減速器的主要原因之一是技術不成熟。盡管與傳統燃油車中使用的變速箱相比，兩級變速器對精度和控制的要求大大降低。但對于汽車制造商和供應商來說仍然不容易，尤其是對于技術能力相對較弱的國內制造商來說，技術要求相對較低的單級減速器顯然是目前的最佳選擇。

產品能否推向市場不僅與技術有關。周世健指出，兩級變速器能否快速或大規模投放市場，也與相關產業鏈和供應鏈的成熟度有關，這從國內自動變速器此前的發展情況可以看出。“自動變速器在控制和設計方面的瓶頸可能沒有那么難克服，但自動變速器需要一個具有精密機械制造能力的產業鏈，而中國在這方面還不夠成熟。”當然，當兩級變速器的市場前景越來越明朗時，會有越來越多的企業加入，相關方面的進展也必須逐步跟上。據了解，盡管目前市場上還沒有非常合格的兩級變速器，但許多企業已經開始開發相關產品。然而，在周世健看來，這些公司大多仍在走傳統變速箱的道路。“當兩速變速器在市場上還不成熟時，每個人似乎都被鎖定在這樣一個框架中：我想將傳統燃油車使用的變速器簡化為兩速變速箱，這在成本或相關應用方面都不劃算，并可能導致其他技術問題。”他指出， “最初，由于發動機的需要，我們將變速器從4檔和6檔升級到更高的檔位，以提高其效率、動力和經濟性，但與驅動電機不同，它不需要那么多檔位。這意味著一些適合多檔位的原始設計可能不適合電機，而一些不適合多檔的原始設計耳朵可能正好滿足他們的要求。我們應該跳出原有的思維框架和現有的四自動變速器進行思考。我認為在兩級變速器中，第五、第六甚至第七自動變速器最終必須占據市場。“這對國內相關制造商來說不一定是一件好事。”解決問題的最好方法是簡化，而解決設計缺陷的最好方法則是徹底去除麻煩的地方。”周世健表示，“與傳統變速箱相比，兩級變速箱對精度和控制的要求大大降低。同時，雙速變速器很可能會去掉離合器，從而避免了國內企業在摩擦材料方面的瓶頸。液壓系統也可以拆除，從而避免我們在液壓閥中的缺陷。“總而言之，單級減速器仍然是純電動汽車的主要選擇，但隨著相關技術的成熟，兩級變速器有望成為未來的一大趨勢。盡管現在談論兩級變速箱似乎還為時過早，但畢竟現階段大多數制造商的首要目標更多是如何提高巡航性能續航里程、縮短充電時間、進一步降低成本等，但“趕早不趕晚”，車企和相關供應商也應提前做好準備，以便及時抓住這一機會。與傳統燃油車相比，電動汽車的結構有很大不同。除了需要占用大量空間的復雜發動機和排氣系統外，變速器作為傳統內燃機中最常見的配置之一，似乎并沒有出現在電動汽車上。據了解，目前世界主流純電動汽車均采用電機匹配單級減速器的結構。然而，盡管如此，該行業對于電動汽車是否需要變速器仍存在爭議。許多業內人士認為，兩級變速器是未來電動汽車的主要趨勢。北美中國汽車工程師協會中國分會會長周世健博士近日在接受采訪時明確表示，雙速變速器……

mission是純電動汽車未來的發展趨勢，隨著更多雙速變速器產品的出現，這一趨勢將越來越明顯。單級減速器被廣泛使用，兩級變速箱還需要嗎？傳統的變速箱作為協調發動機轉速和車輪實際運行速度的傳動裝置，是為了充分發揮發動機的最佳性能。具體來說，由于發動機的合理轉速范圍較窄（通常在1000-4000轉/分左右），如果轉速過低，它將無法輸出扭矩，但一旦發動機轉速過高，它將處于低效工作狀態。因此，加油車在行駛時需要通過換擋來調整減速比，從而將車速保持在合理的工作范圍內。對于燃油車來說，如果沒有變速箱，車輛就無法正常運行。電動汽車不同，因為電機的工作范圍很廣（通常為0-15000rpm）。它還可以在低速甚至零速時輸出巨大的扭矩。換句話說，電動汽車可以在沒有變速箱的情況下照常行駛。目前，世界上主流的純電動汽車都采用電機匹配單級減速器的結構。從結構上講，單級減速器不需要換檔機構、同步器和離合器，而且其結構相對簡單易實現，因此被車企廣泛使用。據格仕汽車研究院統計，2017年中國減速器銷量達到788639臺。

既然單級減速器已經被廣泛使用，為什么電動汽車要配備兩級變速器？原因是帶變速箱的純電動汽車在工作時會處于更高效的狀態。如前所述，電機的工作范圍很寬，但相對而言，電機的扭矩非常充足，并且在中低速下的工作效率相對較高。但在高速的情況下，電動機的效率和轉矩會迅速下降。兩級變速器的作用是使電機盡可能在高效速度范圍內工作，從而減少損耗，提高巡航范圍。如下圖所示，藍色區域為低效區域（80%-90%），紅色區域為高效區域（90%-93%）。在初始階段，電機轉速較低。為了避開藍色區域，變速箱需要將電機轉速提高到紅色區域。在高速驅動階段，電機速度較高。為了避開藍色區域，變速箱需要將電機轉速降低到紅色區域。從這個角度來看，只有兩級變速器才能使汽車在高速和低速時保持在紅色區域。

周世健說，電動機的運行有兩個工作點，單級減速器無法兼顧這兩種工況。“匹配前不能匹配后，匹配后不能匹配前。”因此，為了避免電機在低效區域工作，有必要采用兩級變速器。他還指出，與單級減速器相比，兩級變速器可以節省高達13%的電力。人們傾向于認為增加變速箱會增加電動汽車的重量和相應的成本，但事實似乎并非如此。以特斯拉為例。了解其第一款車型Roadster的人應該知道，Roadster最初是由180kW電機和2速變速箱組合而成的。后來，由于在生產2速變速箱時遇到了一些困難，這種設計被取消，轉而使用單級減速器。然而，為了保持相同的性能，特斯拉不得不選擇更大的電機，并且為了與更大的發動機配合，電池被進一步放大，以提供更大的輸出功率來滿足電機的需求。由此可見，對于車企來說，采用減速器方案可能并不劃算，而使用兩級變速器可能會給它們帶來額外的“好處”。兩級變速器這么好，為什么汽車公司不投資于大規模應用？從以上不難看出，兩級變速器對純電動汽車來說是錦上添花，而不是畫蛇添足。那么問題來了，既然兩級變速器這么好，為什么還沒有被廣泛使用呢？答案無非是兩點：首先，技術是不可能實現的；

其次，供應鏈跟不上。據相關分析人士介紹，市場上純電動汽車選擇使用單級減速器的主要原因之一是技術不成熟。盡管與傳統燃油車中使用的變速箱相比，兩級變速器對精度和控制的要求大大降低。但對于汽車制造商和供應商來說仍然不容易，尤其是對于技術能力相對較弱的國內制造商來說，技術要求相對較低的單級減速器顯然是目前的最佳選擇。

產品能否推向市場不僅與技術有關。周世健指出，兩級變速器能否快速或大規模投放市場，也與相關產業鏈和供應鏈的成熟度有關，這從國內自動變速器此前的發展情況可以看出。“自動變速器在控制和設計方面的瓶頸可能沒有那么難克服，但自動變速器需要一個具有精密機械制造能力的產業鏈，而中國在這方面還不夠成熟。”當然，當兩級變速器的市場前景越來越明朗時，會有越來越多的企業加入，相關方面的進展也必須逐步跟上。據了解，盡管目前市場上還沒有非常合格的兩級變速器，但許多企業已經開始開發相關產品。然而，在周世健看來，這些公司大多仍在走傳統變速箱的道路。“當兩速變速器在市場上還不成熟時，每個人似乎都被鎖定在這樣一個框架中：我想將傳統燃油車使用的變速器簡化為兩速變速箱，這在成本或相關應用方面都不劃算，并可能導致其他技術問題。”他指出， “最初，由于發動機的需要，我們將變速器從4檔和6檔升級到更高的檔位，以提高其效率、動力和經濟性，但與驅動電機不同，它不需要那么多檔位。這意味著一些適合多檔位的原始設計可能不適合電機，而一些不適合多檔的原始設計耳朵可能正好滿足他們的要求。我們應該跳出原有的思維框架和現有的四自動變速器進行思考。我認為在兩級變速器中，第五、第六甚至第七自動變速器最終必須占據市場。“這對國內相關制造商來說不一定是一件好事。”解決問題的最好方法是簡化，而解決設計缺陷的最好方法則是徹底去除麻煩的地方。”周世健表示，“與傳統變速箱相比，兩級變速箱對精度和控制的要求大大降低。同時，雙速變速器很可能會去掉離合器，從而避免了國內企業在摩擦材料方面的瓶頸。液壓系統也可以拆除，從而避免我們在液壓閥中的缺陷。“總而言之，單級減速器仍然是純電動汽車的主要選擇，但隨著相關技術的成熟，兩級變速器有望成為未來的一大趨勢。盡管現在談論兩級變速箱似乎還為時過早，但畢竟現階段大多數制造商的首要目標更多是如何提高巡航性能續航里程、縮短充電時間、進一步降低成本等，但“趕早不趕晚”，車企和相關供應商也應提前做好準備，以便及時抓住這一機會。

標簽：特斯拉

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