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隨著燃油、排放法規的不斷加嚴以及雙積分政策的正式實施,汽車電氣化進程加快。在傳統燃油車之外,混合動力汽車以及純電動汽車開始越來越多的涌入市場。而在汽車動力來源日趨多元化的情況之下,為滿足新的應用需求,變速箱技術亦將隨之發生變革。
那么,在汽車電氣化趨勢下,變速箱市場將會出現怎樣的變化?有哪些技術值得關注?10月15日-16日,在中國汽車工程學會和中汽翰思管理咨詢公司聯合吉林大學泰州汽車動力傳動研究院及泰州市臨港經濟園在江蘇泰州舉辦的 “TMC專題論壇”中,眾多高校教授、整車企業及零部件企業主要技術負責人和專家就相關問題進行分享及討論。
變速箱市場仍將“百花齊放”
在現場演講中,重慶長安汽車股份有限公司變速器開發所副所長劉繼偉表示,隨著油耗、排放法規的日益加嚴,EV、HEV、PHEV等車型在歐洲、美國、日本、中國市場均有較大幅度增長,基于此,電動化已成為傳動系統發展的必然趨勢。
不過,他還指出,從目前來看,未來整車動力將是多種電動化形式并存的局面,但由于政策、市場等不確定性因素,各種動力的占比存在著較大的變數,這使得傳動系統電動化的戰略制定存在很大挑戰。
對中國汽車市場有所了解的人士都知道,在傳統汽車領域,隨著傳動技術的多樣化,MT、AT、CVT、DCT等幾類變速箱所占份額雖有所不同,但是整體呈現“百花齊放”的局面。可以說,在傳統汽車領域,沒有哪一類變速箱絕對完美,各類變速箱各有優劣,各有其用武之地。
而將視線轉向電氣化車輛,情況似乎同樣如此。
一方面,正如前面所說,未來電氣化車輛的動力將是多種電動化形式并存的局面,而由于不同電動化形式的車輛對于變速箱的要求存在差異,因此很難有一種技術能夠同時解決以上不同的要求。
另一方面,面對某一類電氣化車輛,往往有不止一種變速箱技術能夠滿足其要求。舉例來說,對于混合動力汽車,滿足其需求的就有DHT(Dedicated Hybrid Transmission)混合動力專用變速箱、混合動力電動無極變速器ECVT等技術。
通過以上不難得出,即使進入到電氣化領域,亦很難有哪一種變速箱技術可以獨占市場。而在這樣一種情況下,如同整車領域的多元布局,整車企業以及相關的零部件供應商在變速箱布局方面亦是多管齊下。不過值得注意的是,企業具體如何做技術上的延伸,還要考慮到其自身的能力所在。
以傳動系統平臺化拓展為例,劉繼偉表示:“混合動力構型是傳動系統平臺化拓展策略面臨的一個重要選擇。而構型雖然會對傳動系統平臺有影響,但經過研究,它并不會直接決定總成性能、成本等關鍵指標。真正影響傳動系統平臺拓展策略的關鍵因素是對所選構型的核心技術資源掌握度。”
DCT將成為混動車的一個重要選擇
放眼當下的汽車市場,為滿足日益嚴苛的油耗及排放標準,車企除了純電動汽車領域的布局,對于節能環保方面表現優異的混合動力汽車也加大了重視。根據中國《節能與新能源汽車技術路線圖》,2020年混動汽車銷量將占乘用車銷量的8%,如果按照預測,2020年我國乘用車銷量將達3000萬輛,屆時混動汽車銷量將達到240萬輛。也就是說,混合動力汽車還大有增長空間。
前面提到,目前市面上已有多種變速箱技術可以滿足混合動力汽車的需求。而從主機廠的角度來看,邦奇動力業務發展合伙人楊宇認為主要有以下幾種思路:首先,漸進式的選擇,也即,基于目前已有的變速箱技術路線進行逐級地電動化。第二,DHT混合動力專用變速箱,例如豐田的THS系統、國內的CHS系統等等;第三,正常的傳動路線基本上保持不變,然后用大量的EV來應對油耗、排放法規以及雙積分政策。
在以上三種思路之中,楊宇認為,對于大部分國內主機廠來說,第一個思路是最可行,也是最具綜合優勢的一個方案。目前,很多自主品牌已經采用了這一做法。而值得注意的是,在選擇基于目前已有的變速箱技術路線進行逐級地電動化的過程中,DCT變速箱具備一定優勢,將成為混動車的一個重要選擇。
目前,諸多OEM廠商都投入了大量的資金去開發DCT變速箱。該產品在變速器領域中雖是后來者,然近年隨著節能減排壓力加大,其綜合優勢凸顯,為車企所看好。據了解,DCT與電機結合,能發揮DCT變速箱的優勢,如齒輪傳動效率高、扭矩大等;同時對弱點予以彌補,例如能大大減少解決DCT低速駕駛性問題的難度。因此,DCT混合動力比較AT和CVT混動系統有優勢,比較雙電機的混合動力也有一定的優勢。
除此之外,上汽乘用車技術中心動力總成項目管理部總監姜超還表示,在DCT技術上擴展電動化零件可以共用,也能用現在產業鏈資源和各個OEM裝配線的資源,有利于減少投資,形成規模優勢,降低單機成本。并且值得一提的是,國內有很多家企業做DCT,所以國內DCT零部件相關能力、資源也都建立起來了。
當然不可否認的是,DCT變速箱也有其自身的不足,仍需經歷逐步發展的歷程。
純電動車更需要怎樣的變速箱?
雖然DCT在混動方面可以大有作為,但是在純電動車方面卻未必是最好的選擇。原因在于純電動車有其自身的特點,一方面,純電動車并非一定要有變速箱;另一方面,其所需要的變速箱可能與傳統變速箱有所不同。
電動汽車與傳統燃油車不同,由于電機的工作范圍較廣(一般在0-15000rpm)。在低轉速甚至零轉速下也可以輸出很大的轉矩。也就是說,沒有變速箱,電動汽車也可以照常運行。目前,全球主流純電動汽車均采用電機匹配單級減速器的架構。從結構上來說,單級減速器不需要換擋機構、同步器和離合器,結構相對簡單且容易實現,因此為車企所廣泛使用。
不過與此同時,亦有很多業內人士認為,兩擋甚至多擋變速器才是電動汽車未來的主要趨勢。原因是,有了變速箱的純電動車,在工作時會處于更加高效的狀態。前面提到,電機的工作范圍較廣,但相對來說,在中低轉速的情況下,電機的扭矩非常足,工作效率也相對較高。但在高轉速的情況下,電機的效率和扭矩則會急速的下降。而多擋變速器的作用就是使電機盡量工作在高效率的轉速區間,從而達到降低損耗、提高續航里程等效果。
據了解,很多企業已經開始研發電動汽車多擋變速器產品,目前來看,雖然在大中型客車領域也有3擋和4擋自動變速器,但整體主要還是以兩擋自動變速器為主。不過,蓋世汽車研究院相關分析師表示,盡管相對于傳統燃油車所用的變速箱,二級變速器對精度和控制方面的要求大大減低,但對于車企及供應商來說,這仍然并非易事。
北美華人汽車工程師協會中國分會會長周士建也曾在接受蓋世汽車記者采訪時指出,目前,企業大多還在走傳統變速箱的路子。“兩檔變速器在市面上還沒成熟的時候,大家似乎都禁錮在這樣的一個框子里面:想要把用于傳統燃油車的變速器簡化成兩檔變速器,而無論從成本或是相關應用上來看,這都是不劃算的一種做法,而且可能會產生其他一些技術方面的問題。”
周士建認為,車企及相關供應商應該跳出原有的思維框架,跳出現有的四種自動變速器去思考。在二級變速器中,最后能占領市場的很可能是第五類、第六類甚至第七類自動變速器。
來源 蓋世汽車
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