大有学问的变速器

因输出特性截然不同

不少“圈外人士”都认为电动车是不需要变速器的……

可既然每分钟转速只有数千转的发动机都要靠变速器才能让车辆正常行驶，那最高转速轻易超过10000rpm的电动机显然更需要功能类似的部件来帮助它驱动车辆。事实上，由于电机马达的大扭矩、高转速输出特性，所以我们一般会把电动车的变速器更精准的称之为减速器一一让马达输出的转速透过齿轮降低到符合车辆行驶车速、电能耗、扭矩强度所需求的标准。而目前在售的电动车普遍都配有单级减速器，更有个别车型已经装上两级变速器，这是我们之后要讨论的……

在多数条件下，电动车不会直接把燃油车的变速器拿来充当自己的变速器，因为电动机与发动机的输出特性截然不同。接下来，我们就透过实际比较，来说明电动车的变速器到底有何特别之处。

多功能的燃油车用变速器

众所周知，靠活塞运动做功的发动机只有在达到一定转速后，才能输出最大功率或者进入峰值扭矩高原，但其本身无法在不熄火的前提下中断动力输出或反向输出动力，必需由变速器在发动机处于低转速时为其降低传递到车轮的转速，同时增大对应的扭矩，以便车辆顺利起步;并在发动机曲轴旋转方向不变的前提下，改变车轮的旋转方向，从而实现倒车。

根据公式v=πdn/i*60/1000000，既然轮胎直径d（单位：mm）固定不变，而车速v（单位：km/h）却会因路况而随时变化，所以只能相应地切换不同的传动比，才能将发动机转速n（单位：r/min）保持在工作效率最高的转速区间内。故需在变速器内设置多个不同传动比的挡位，并外接离台器以便在发动机不熄火的情况下中断动力传输，让变速器切换挡位。

简而言之，燃油车的变速器需要：根据行驶条件及时切换传动比;在发动机旋转方向不变的前提下，倒转车轮的运动方向;在发动机不熄火的情况下，中断动力输出。

为省电、效率、成本而生的电动车用变速器

而电动机就没那么麻烦。以最为常见的永磁同步电机为例，其本身即可在电机控制系统的管理下实现反向旋转;不仅如此，电动机还能短暂地中断动力输出并迅速恢复，不需要在传动系统中另接离台器。同时，电动机的启动扭矩之大也足以让车轮克服滚动阻力。也就是说，电动车确实可以由电动机直接驱动。 但根据电动机的转矩公式T=9500p/n，在超过一定的转速n之后，电动机的扭矩T与功率P都会明显下降。因此，电机要想直接驱动电动车，就得储备相当大的功率与扭矩，即便从峰值滑落也依然能满足车辆的动力需求。这意味着要降低转速。而最快实现该目标的方法便是让定子或转子变大、变重，从而转得慢些—一显然，这并不适用于规格受限的狭义乘用车。所以，需兼顾动力与续航的新世代电动车普遍配有变速器，以便搭载尺寸紧凑的小型电机。只不过，受成本、技术等因素所限，目前大多数车型都优先选择结构相对简单的单级减速器。

然而，现役电动机毕竟无法在全转速区间内始终保持高效工作，一旦车辆遭遇复杂路况，仅靠单个固定减速比传动必然会顾此失彼，难以兼顾整个转速区间的动力发放效率以及省电性能。于是，相关厂商便给电动车安排上多挡变速器——但跟燃油车不同的是，电动车并没有为变速器留出宽裕的安装空间，不仅如此，电动车还要求变速器能与已有的电动机、差速器等动力总成部件集成在一起，以减轻整个动力单元的重量。以至于弄到现在，量产车也只能用上两级减速器或两挡变速器。

好在，哪怕只有两个挡位，也能带来显而易见的改善。有實验数据表明，在输出同等动力性能时，相比单级减速器，两挡变速器对应的电机耗电量可降低20%，并且转速也相应地降低40%，而电动机输出的峰值扭矩却能增加17%。这说明两挡变速器比单级减速器拥有更好的动力性和经济性。而对于电动车制造商来说，这意味着他们可以在适当缩减电动机性能与尺寸的同时，还能充分增加电池容量，从而更好地解决里程焦虑这一大痛点。

两挡也讲究匹配

在可预见的未来，两挡变速器极有可能会成为电动车的主流配置，但燃油车时代的经验表明，车型选用何种动力单元与传动系统是有讲究的，并且要在研发过程中进一步标定或调校。若是一味追随潮流，就会出现“很难用到的第九挡”、“被DCT拖累的整车NVH表现”等匹配失当的结果。而这，也适用于同样配有动力单元与传动部件的电动车。

具体到电动车的两挡变速器，这玩意尽管比单级减速器拥有更高效的动力传输，并能带来更精致的行车体验，但别忘了更现实的是—一其成本通常也高于单级减速器。所以，注重经济性并且主要用于市内通勤的入门车型其实并不用急于跟随潮流改用两级变速器，像现在—样依靠单级减速器也完全能满足车主的日常使用需求。相反，在意经济效率跟NVH表现的豪华品牌车，或是需要突破电机马达高转扭矩衰退限界，让车辆能够行驶到更高极速的高性能车，确实需要两挡变速器来换取更优良的行车质素。

接着，厂商就得确定是选用简单的两级减速器，还是复杂的两挡变速器;然后再根据预定的最高车速、道路坡度和车轮半径，以及最大爬坡度、路面滚动阻力系数、传动效率、电机扭矩等数据，分别计算出相应的最小减速比、最大减速比等规格参数……从而为车辆选择最合适的变速器。

是后起之秀，但也有挑戰者

别看电动车两挡减速器在研发、调校、生产等方面均比单级减速器要难得多，并且还得解决耐用性、动力损耗、换挡平顺性等实际问题，但在明显的优势面前，相信会有更多车型搭载两挡减速器。

更重要的是，目前包括GKN、BOSCH、Schaeffler、ZF等重量级汽车零部件与技术方案供应商都在研发乃至投产两挡变速器。事实上，相比厂商的营销策略，供应链的支持更能决定一项技术的市场前景——从双离合器变速箱、小排量涡轮增压一直到眼下的3缸发动机，近些年每一次新技术潮流兴起的背后，都离不开供应链的支持与推动。

当然，这并不是说两挡变速器将从此主宰电动车的变速器市场。且不说单级减速器和电动机本身都还有极大的优化空间，更关键的是，电子组件的进化速度可谓日新月异，等到出现像减速器一样可以改变电动机输出扭矩、转速的电子组件时，电动车的制造商及供应商就有可能会考虑淘汰由齿轮构成的机械变速器，毕竟电子组件的操作更快、更直接，还能进一步减少机械损耗，这可不是天方夜谭。

所以，在电动汽车领域，一股一般人看不到的硝烟正在冉冉升起，机械变速器与电子组件两者正在不断进化、不断降成本、不断抢客户……地争夺市场话语权。但就眼前态势来看，两挡变速器或许会逐渐从中高端电动汽车开始普及，因此我们也决定抢先对其进行分析与测试！