變速器專修技師如何應(yīng)對新能源汽車技術(shù)發(fā)展

◆文/北京 薛慶文

目前，大力發(fā)展新能源汽是汽車行業(yè)發(fā)展的趨勢，2021年上半年我國新能源汽車保有量603萬輛，占汽車總量的2.06%，其中純電動汽車（EV）保有量493萬輛，占新能源汽車總量的81.68%，插電混合動力汽車（PHEV）占比18%左右（圖1）。從相關(guān)數(shù)據(jù)信息來看，純電動汽車發(fā)展勢頭迅猛，且出現(xiàn)跨界生產(chǎn)現(xiàn)象，一些非傳統(tǒng)汽車制造企業(yè)也紛紛加入造車隊伍中來，這無疑更快速地推動了純電動汽車發(fā)展的步伐。我國汽車售后維修企業(yè)是自2014年開始轉(zhuǎn)型升級的，開始走品牌化、連鎖化、專業(yè)化路線。其中所謂的專業(yè)化，就是系統(tǒng)維修項目更細分化分工或品牌專業(yè)化維修。比如，自動變速器專業(yè)維修、BBA（奔馳、寶馬、奧迪）專修、單一品牌專修等，且在自動變速器專修領(lǐng)域又實現(xiàn)了更細致的專業(yè)化分工，如液力變矩器專業(yè)維修、液壓閥體專業(yè)維修、電腦板專業(yè)維修等，這樣更加體現(xiàn)汽修行業(yè)專業(yè)化的程度，即專業(yè)人做專業(yè)事。

圖1 截至2021年上半年新能源汽車比例情況

隨著市場結(jié)構(gòu)的變化，新能源汽車的快速發(fā)展將會對自動變速器專修技術(shù)人員帶來哪些影響呢？現(xiàn)階段自動變速器專修技術(shù)還是更多地體現(xiàn)在機械元件方面的維修、液壓系統(tǒng)方面的維修以及份額較小的電子元件（包括電腦板、線路故障）的故障維修。2020年全年整個全國市場自動變速器總的維修臺數(shù)大概在60萬臺左右，涉及新能源變速器的可以說是微不足道，因此現(xiàn)階段可能對整個自動變速器專修行業(yè)影響不大，但是隨著市場新能源汽車增量的變化，未來5年或未來10年對市場影響就非常大了，因此提前掌握新能源汽車的維修技術(shù)勢在必行。

做為自動變速器的專修群體關(guān)注更多的是新能源汽車還有沒有變速器，確切的說是純電動汽車還有沒有變速器。接下來我們還是先聊一聊新能源汽車中的插電混合動力汽車，最后我們再看一下純電動汽車。毋庸置疑插電混合動力汽車就是從傳統(tǒng)普通混合動力汽車發(fā)展過來的，無非就是增加了外接充電功能，同時通過增加高壓蓄電池的容量及電動機的傳動功率，來提升純電動（EV）續(xù)航里程。由于插電混合動力汽車仍然還保留著發(fā)動機，因此變速器一定是存在的，大家已經(jīng)知道插電混合動力汽車屬于新能源汽車范疇，所以插電混合動力汽車的變速器也叫新能源變速器。

一、插電混合動力汽車搭載變速器

目前插電混合動力汽車所搭載的變速器大部分都是在傳統(tǒng)燃料汽車所配備的變速器基礎(chǔ)上增加使用了電動機及高壓控制系統(tǒng)，也就是在原來AT基礎(chǔ)上、CVT基礎(chǔ)上、DCT基礎(chǔ)上實現(xiàn)的動力混合。還有一少部分插電混合動力汽車，就是單獨開發(fā)的混動變速器。這樣我們分別簡單來認識和了解一下這幾種類型的新能源變速器。

1.AT 基礎(chǔ)混合動力汽車搭載變速器

首先我們看歐洲車型，奔馳、寶馬、路虎、奧迪、保時捷等高端插電混合動力車型，它們都習慣使用在原來AT基礎(chǔ)的變速器實現(xiàn)混動。最具代表性的就是德國著名的變速器制造商采埃孚，為寶馬、奧迪、路虎、保時捷等車型量身定制了一款8AT與電動機及高壓電控系統(tǒng)完美組合的混動變速器，圖2所示為寶馬530Le新能源變速器。它在原來8AT的前端安裝使用一個永磁同步電動機，可以保留原來的液力變矩器也可以不保留液力變矩器，不過它一定會在發(fā)動機和電動機之間一定還會設(shè)計一組分離離合器，這樣才可以實現(xiàn)純電動EV模式（當發(fā)動機停止工作分離離合器將發(fā)動機和電動機斷開）。

圖2 寶馬530Le型號是8P75HZ的新能源變速器（AT為基礎(chǔ)）

2.CVT基礎(chǔ)混合動力汽車搭載變速器

英菲尼迪QX60混動版（不帶插電）車型，則是在原來CVT變速器基礎(chǔ)上增加使用一個電動機，而且通過一組干式離合器來實現(xiàn)發(fā)動機電動機的連接和分離，最終可實現(xiàn)混合動力驅(qū)動和純電動驅(qū)動模式（圖3）。

圖3 英菲尼迪QX60混動變速器（CVT為基礎(chǔ)）

3.DCT基礎(chǔ)混合動力汽車搭載變速器

目前通過使用DCT變速器作為基礎(chǔ)條件，實現(xiàn)混動的插電混合動力車型確實很多，大眾、比亞迪、吉利、保時捷等。本來DCT變速器就能夠給整車帶來很好的燃油經(jīng)濟性，如果再實現(xiàn)插電混動燃油經(jīng)濟性就更好了。它也是在變速器前端或某個輸入軸上或輸出軸上增加使用一個電動機，當然這個電動機安裝在發(fā)動機和變速器之間的較多，同時也會使用一組分離離合器以確保能夠?qū)崿F(xiàn)純電動驅(qū)動模式。其中最具代表性的就是大眾奧迪的DQ400e（圖4）。

圖4 大眾奧迪DQ400e新能源變速器（DCT為基礎(chǔ)）

4.PS結(jié)構(gòu)類型混合動力汽車搭載變速器

除了以上在傳統(tǒng)變速器基礎(chǔ)上實現(xiàn)混動以外，還有就是純粹為混動車型單獨設(shè)計的混動變速器，如果是插電混合動力車型，這種混動變速器就算是真正意義上的新能源變速器了。這種新能源變速器一般都會設(shè)計兩個電動機，且都是被設(shè)計在變速器內(nèi)部，所以我們又把這種電機的結(jié)構(gòu)布局稱之為PS類型。而前面針對以AT、CVT、DCT為基礎(chǔ)條件的混動變速器，一般都是把單個電動機安裝在發(fā)動機和變速器之間，且?guī)Х蛛x離合器的，這種結(jié)構(gòu)布局稱為P2類型（在這里關(guān)于電動機布局位置的結(jié)構(gòu)類型不再敘述）。PS類型的新能源變速器代表有：別克君越、凱迪拉克CT6、切諾基指揮官、福特、本田、豐田、雷克薩斯等（圖5）。

圖5 別克新君越5ET50型新能源變速器（PS結(jié)構(gòu)類型）

從售后維修角度，如果高壓電控系統(tǒng)（電動機、電纜、逆變器、蓄電池、控制模塊等）沒有問題，針對以AT、CVT、DCT變速器為基礎(chǔ)條件的混動變速器，與原來的傳統(tǒng)自動變速器專業(yè)維修就沒有任何區(qū)別了，不過車上車下維修時還是涉及高壓系統(tǒng)部分的，所以安全資質(zhì)還是要有的（只有在完成高壓斷電開關(guān)的斷電操作后才能拆卸電動機的高壓連接線纜）。但是針對PS結(jié)構(gòu)類型的新能源變速器的故障診斷和維修就沒那么簡單了，第一要懂變速器結(jié)構(gòu)和控制原理，第二還要懂得高壓電控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和控制原理，第三就是電工基礎(chǔ)了，它不是你懂原來的12V電控原理就會輕松掌握幾百伏的高壓電控系統(tǒng)原理了。而且有的PS類型的新能源變速器內(nèi)部機械元件中根本就沒有什么離合器、制動器，甚至一組摩擦元件都沒有，可能就是兩個電動機和兩組行星齒輪組而已（豐田RAV4就是這樣的結(jié)構(gòu)），因此看來抓緊技術(shù)轉(zhuǎn)型刻不容緩。

二、純電動汽車變速器情況分析

純電動汽車到底還有沒有變速器呢？發(fā)動機沒有了，變速器也沒有的話，自動變速器專修還修什么？確切的說目前純電動汽車是沒有變速器的，但也并不是百分之百都沒有變速器。特斯拉采用的是一個電動機和一套減速齒輪，也就是我們說的單級減速機構(gòu)。如果采用兩級減速機構(gòu)，我們就應(yīng)該理解為不是一個簡單的兩級減速機構(gòu)了，應(yīng)該屬于一個電動機控制的兩擋變速器。無論是單級減速機構(gòu)還是兩級減速機構(gòu)，還是兩擋變速器其實最終還是離不開電動機的控制。接下來我們就了解一下典型純電動汽車的減速機構(gòu)或變速器，也好讓我們自動變速器專修群體在技術(shù)轉(zhuǎn)型升級過程當中有所準備。

1.奧迪e-tron純電動車變速器

在奧迪e-tron純電動車型上使用了兩個單級驅(qū)動裝置，分別被設(shè)計在前后橋上（圖6），前橋的叫0MA后橋的叫0MB，且0MA和0MB都屬于單級減速驅(qū)動器，不過這個單級驅(qū)動裝置并不是跟傳統(tǒng)的單級減速差速器結(jié)構(gòu)一樣，而是采用“行星齒輪式差速器”（圖7）。這種行星齒輪式差速器其實也很簡單，它其實就是一個拉維納式行星齒輪組（一個單級單排和一個雙級單排共圈共架兩個獨立太陽輪組成），它與AT變速器相比兩個太陽輪不再做為輸入元件或固定元件出現(xiàn)，這兩個獨立太陽輪而是分別與兩個驅(qū)動車輪相連，齒圈與變速器殼體相連（相當于始終被固定）。特殊之處就是它的輸入端，電動機轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動一套減速齒輪的小的主動齒輪，而大的從動齒輪則直接與拉維納行星齒輪機構(gòu)中的一組行星輪（窄行星輪）集成在一起（其實就是雙級單排齒輪組的行星輪，如圖8所示。

圖6 奧迪e-tron前后驅(qū)動裝置

圖7 行星齒輪式差速器

圖8 單級電驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)

奧迪e-tron前后橋單級電驅(qū)動裝置內(nèi)部結(jié)構(gòu)幾乎一樣（圖9、圖10），由于采用新型行星齒輪式差速器，再結(jié)合電動機的驅(qū)動減速控制，因此并不像傳統(tǒng)差速器那么簡單，所以0MA和0MB是屬于與電機冷卻控制整個集成一個電、機械、冷卻為一體的電驅(qū)動裝置，這樣在維修檢測中也增加了一定的難度，第一要懂過去傳統(tǒng)AT變速器行星齒輪傳動原理，同時還要了解異步電動機的工作與控制原理，當然還包括整個高壓電控系統(tǒng)的工作原理。對于日常養(yǎng)護工作還算簡單容易，只要按照廠家要求進行0MA和0MB的手工換油規(guī)范就可以了，關(guān)鍵是未來的故障檢修。

圖9 奧迪0MA單級電驅(qū)動裝置1

圖10 奧迪0MB單級電驅(qū)動裝置2

2.保時捷Taycan變速器

了解完奧迪e-tron單級電驅(qū)動以后，接下來我們再認識一款保時捷Taycan純電動汽車的兩擋變速器是什么樣。Taycan在前橋上配備了具有單速變速器的電機，在后橋配備了具有兩速變速器的電機，也稱電驅(qū)動電機（圖11）。

圖11 保時捷Taycan變速器布置

保時捷Taycan只有后橋驅(qū)動裝置才屬于一個兩擋變速器（圖12），與前橋單速傳動實現(xiàn)了四輪扭矩驅(qū)動分配，所以接下來我們要重點了解它的后橋驅(qū)動結(jié)構(gòu)原理。兩擋變速器的傳動比分配：其中一擋是15.560:1，二擋傳動比是 8.160:1。 兩擋變速器的第一擋還用于實現(xiàn)變速器的空擋以及倒擋，同時使電機的旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)?？梢酝ㄟ^兩擋變速器實現(xiàn)以下?lián)跷唬厚v車鎖P；1擋（也用于倒擋R和空擋N）；2擋。兩擋變速器主要由以下總成組成：等速齒輪組1、行星齒輪組、飛輪、等速齒輪組2、爪形聯(lián)軸器、膜片彈簧多片式離合器、換擋鼓執(zhí)行器，保時捷Taycan兩擋變速器外觀及內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖如圖12、13所示。

圖12 保時捷Taycan兩擋變速器外觀

圖13 保時捷Taycan兩擋變速器內(nèi)部結(jié)構(gòu)及部件名稱

保時捷Taycan兩擋變速器的兩個擋位變化由控制電機做為輸入裝置，等速齒輪組提供一擋速比，行星齒輪組則提供二擋速比，傳動原理相對簡單。但依然需要我們必須要掌握的是電動機控制原理、行星齒輪傳動原理以及高壓電控系統(tǒng)工作原理等。

三、結(jié)語

在互聯(lián)網(wǎng)高速發(fā)展的今天，智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術(shù)、無人駕駛技術(shù)、純電動新能源汽車技術(shù)等，無不給傳統(tǒng)汽車維修行業(yè)帶來巨大的沖擊。因此，維修企業(yè)轉(zhuǎn)型升級不僅需要在經(jīng)營模式上進行轉(zhuǎn)型，更需要核心維修技術(shù)的轉(zhuǎn)型。對于細分領(lǐng)域中的自動變速器專修來說，如果不往電、高壓電技術(shù)方面轉(zhuǎn)型，還停留在機械和液壓方面的維修遲早會被行業(yè)所淘汰。適應(yīng)行業(yè)發(fā)展，促進技術(shù)轉(zhuǎn)型，未來新能源變速器一定是汽車傳動系統(tǒng)中的技術(shù)核心，也是專修行業(yè)關(guān)注的焦點。