【第一電動(dòng)網(wǎng)】(特約作者 梁焯雄)眾所周知在新能源純電動(dòng)車的架構(gòu)中，整車控制器VCU、電機(jī)控制器MCU和電池管理系統(tǒng)BMS是最重要的核心技術(shù)，對(duì)整車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和安全性等有著重要影響，電機(jī)、電控、電池三大核心動(dòng)力系統(tǒng)這塊還存在一定的技術(shù)制約，在鋪天蓋地的文章報(bào)道都是三大核心動(dòng)力系統(tǒng)。唯一沒(méi)有提及的是機(jī)械自動(dòng)變速系統(tǒng)，好象它沒(méi)有存在，只有一個(gè)減速箱，作不了文章。

在中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)齒輪技術(shù)分會(huì)年會(huì)上，電動(dòng)車自動(dòng)變速器話題引起與會(huì)代表極大熱情，從理論上講，純電動(dòng)汽車是不需要變速器的，僅需要固定速比的減速器。今天，越來(lái)越多的人意識(shí)到：電動(dòng)車需要自動(dòng)變速器。這是為什么？國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車生產(chǎn)商制造電動(dòng)汽車，之所以沒(méi)有采用變速器，主要就是因?yàn)槿藗冏畛跽`認(rèn)為電動(dòng)車不需要變速器。那么，在成本上不劃算；國(guó)內(nèi)汽車自動(dòng)變速器產(chǎn)業(yè)化還處在低水平，沒(méi)有合適的自動(dòng)變速器可供選擇。因此，《純電動(dòng)乘用車技術(shù)條件》沒(méi)有規(guī)定用自動(dòng)變速器，更沒(méi)有規(guī)定能耗限值標(biāo)準(zhǔn)。固定速比減速器僅有一個(gè)擋位，讓電機(jī)常處在低效率區(qū)域，既浪費(fèi)寶貴電池能量，又提高了對(duì)牽引電機(jī)的要求，還減少車輛續(xù)駛里程。如果配裝自動(dòng)變速器，電機(jī)轉(zhuǎn)速就可以改變電機(jī)工作轉(zhuǎn)速，大幅度提高效率，節(jié)約電能，增加續(xù)駛里程，并且還可以在低速擋增加爬坡能力。

北京航空航天大學(xué)交通科學(xué)與工程學(xué)院副院長(zhǎng)徐向陽(yáng)教授在接受作者采訪時(shí)說(shuō)：“電動(dòng)車多擋自動(dòng)變速器有著廣闊的市場(chǎng)前景?！奔冸妱?dòng)乘用車的電動(dòng)機(jī)低速扭矩很大，此時(shí)電機(jī)的效率極低，因此電動(dòng)汽車在起步、加速和低速爬陡坡時(shí)耗電極大，還會(huì)使電動(dòng)機(jī)發(fā)熱，在丘陵地帶、山城或擁堵的城市里使用電動(dòng)汽車?yán)m(xù)航里程縮短很多。這就需要用變速箱來(lái)減小電動(dòng)機(jī)發(fā)熱、減小能耗、增大續(xù)航里程、提高車輛動(dòng)力性。如不需要提高動(dòng)力性，可減小電動(dòng)機(jī)功率而進(jìn)一步節(jié)能、提高續(xù)航里程，還可簡(jiǎn)化電動(dòng)機(jī)的冷卻系統(tǒng)降低成本。但是電動(dòng)汽車在低速起步或爬陡坡時(shí)，駕駛員不會(huì)感覺(jué)動(dòng)力不足和能耗極大，因此純電動(dòng)汽車需要的是自動(dòng)變速箱。

新浪搏客王華平99講到誰(shuí)都知道延長(zhǎng)續(xù)駛里程是電動(dòng)汽車普及的關(guān)鍵，如果電動(dòng)汽車安裝變速器，同樣的電池容量，續(xù)駛里程最起碼延長(zhǎng)百分之三十以上。這個(gè)觀點(diǎn)，筆者在同幾個(gè)電動(dòng)汽車生產(chǎn)廠家交流時(shí)得到了確認(rèn)。比亞迪的秦，安裝了比亞迪自主研發(fā)的雙離合自動(dòng)變速器，續(xù)駛效率提高明顯。按道理，電動(dòng)汽車安裝變速器是好的，但卻沒(méi)有廠家去安裝呢？關(guān)鍵是沒(méi)有合適的變速器。

如果只考慮電動(dòng)汽車的加速性能一個(gè)電機(jī)就足夠，如果有一個(gè)更低的檔位，配合更好的輪胎，在起步時(shí)也可以達(dá)到高的多的加速度。所以一般認(rèn)為電動(dòng)車如果有一個(gè)3檔變速箱，對(duì)性能也會(huì)有顯著的改善，據(jù)說(shuō)特斯拉也曾經(jīng)考慮過(guò)配上這樣一個(gè)變速箱。不過(guò)呢，增加變速箱不僅僅增加成本，還會(huì)帶來(lái)額外的效率損失，即使是好的雙離合變速箱，傳動(dòng)效率也只能做到90%多，而且還增加重量，這樣不但會(huì)降低動(dòng)力，也會(huì)增加油耗。所以為了大多數(shù)人并不在意的極限性能而增加變速箱，似乎沒(méi)有什么必要。汽車構(gòu)造是一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)串聯(lián)一個(gè)變速器，電動(dòng)車按照這個(gè)思路去做行嗎？到此還沒(méi)有看到成功的案例，從現(xiàn)有的汽車變速器放進(jìn)去，體積大了重了貴了，得不償失，沒(méi)有合適的只能一個(gè)固定速比的減速器頂著用。

至于為了加速性能而采用多級(jí)變速，這個(gè)想法并不是那么容易實(shí)現(xiàn)，因?yàn)樽兯傧鋼Q擋時(shí)間會(huì)影響加速性能，換擋過(guò)程中動(dòng)力會(huì)急劇降低，產(chǎn)生較大的換擋沖擊，這對(duì)整車的平順性和舒適性都會(huì)產(chǎn)生不良的影響?？纯?a class='link' target='_blank'>國(guó)產(chǎn)車的現(xiàn)狀就知道，造出合格的變速箱可比造出內(nèi)燃機(jī)要難。電動(dòng)車簡(jiǎn)化機(jī)械結(jié)構(gòu)是大勢(shì)所趨，已經(jīng)砍掉的變速箱，要想加回去要有充足的論據(jù)才行。

我們能不能按手機(jī)現(xiàn)況技術(shù)思路去做，手機(jī)的硬件是奔著多核心高低頻方向發(fā)展的。同時(shí)完美調(diào)用各種組合調(diào)動(dòng)各個(gè)核心各種頻率控制功耗,并不是只一個(gè)高性能核心走天下。

在電動(dòng)車上我們不應(yīng)該把電機(jī)和減速器分開(kāi)，而應(yīng)該把電機(jī)和減速器、電機(jī)控制器結(jié)合在一起，多一份套裝，或者是幾份套裝，那功能強(qiáng)大多了，性能也強(qiáng)多了。那重量能和價(jià)格不是貴多了？

分析一下，例如比亞迪E6，電機(jī)功率90KW，若分為兩個(gè)50 KW、的電機(jī)合成為一個(gè)驅(qū)動(dòng)，電機(jī)的總重量相差不多，兩個(gè)電機(jī)合成在一個(gè)減速器上，重量也只是有微少增加，再說(shuō)電機(jī)控制器雖然多了電機(jī)，控制的電流卻少了很多。

在這個(gè)理念上，發(fā)明了一個(gè)構(gòu)思，在行星減速器上做文章，在太陽(yáng)輪連接一臺(tái)A電機(jī)，將外圈齒輪活動(dòng)起來(lái)連接另一臺(tái)B電機(jī)，在構(gòu)造上兩臺(tái)電機(jī)可以分別得到不同的速比，再用電機(jī)控制器調(diào)用兩個(gè)電機(jī)，有個(gè)前提，電機(jī)沒(méi)有轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)有剎車功能。在行星輪理論上、在同一個(gè)減速器上安裝了兩臺(tái)電機(jī)，它們分別有不同的速比，選用A電機(jī)時(shí)速比大，扭矩大，速度慢。選用B電機(jī)時(shí)速比小速度快，在選用電機(jī)時(shí)可以隨意，兩個(gè)電機(jī)快慢不同沒(méi)有互相牽連，兩個(gè)電機(jī)同時(shí)用速度是疊加的，扭矩是兩個(gè)電機(jī)輸出扭矩的平均值。

在這個(gè)原理上，可以延伸到三個(gè)電機(jī)以上，按需要設(shè)置數(shù)量，而且要是有一個(gè)電機(jī)反轉(zhuǎn)(交流感應(yīng)電機(jī)不適用)的話，輸出的轉(zhuǎn)速是疊減的，對(duì)于一些速度很慢又要增加扭矩的埸合非常適合，特別是SUV電動(dòng)車、跑車。

多檔位自動(dòng)變速的應(yīng)用，先從兩電機(jī)分析，比亞迪E6，電機(jī)功率90KW，若分為兩個(gè)50 KW、的電機(jī)合成為一個(gè)驅(qū)動(dòng)，A電機(jī)可跑60 K m / H，B電機(jī)可跑90 K m / H，兩電機(jī)同時(shí)用可跑150 K m / H，①若承重大時(shí)用A電機(jī)加速，達(dá)40 K m / H時(shí)加B電機(jī)提速。本構(gòu)造有一個(gè)特性兩個(gè)電機(jī)的開(kāi)、關(guān)、停、轉(zhuǎn)速都不會(huì)牽連、制約，當(dāng)A電機(jī)有一定速度但又不夠時(shí)B電機(jī)可以隨時(shí)加入提速中。②空載時(shí)可用B電機(jī)到中速。中低速只用單個(gè)電機(jī)可達(dá)到需要，只有高速和重載才兩電機(jī)同時(shí)用，從能耗上減小，續(xù)航里程多了。

在整車的設(shè)計(jì)中，電壓的設(shè)定是重要一環(huán)，電動(dòng)汽車的驅(qū)動(dòng)電機(jī)功率很大，電壓都在三百伏以上，高電壓對(duì)線路的絕緣性能要求高，安全性降低，控制器制作的成本高，因?yàn)殡娮釉蛪涸礁叱杀驹礁?。所以?duì)速度要求不大就選低電壓的，低速車就是釆用低電壓的，低速車可以高速奔跑嗎？答案是肯定的，那怕是低速車，只要把幾個(gè)電機(jī)合起來(lái)用，速度疊加起來(lái)就高了。將來(lái)，沒(méi)有高低速車之分，只有高低電壓車、配置之分了。

同樣道理，輪轂也可以裝兩臺(tái)電機(jī)，性能同上，設(shè)計(jì)上要花多些心思。電控方面只要單選一和共用模式，電機(jī)的大小按需求設(shè)計(jì)，微型車、商用車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車等都適用，特別是電動(dòng)貨車，重載和輕載相差很大，更需要有檔位自動(dòng)變速。

采用叁個(gè)以上電機(jī)，制造上也很簡(jiǎn)單，功率上分配要恰當(dāng)。但控制器可能復(fù)雜多了，單選一控制時(shí)分別單用，共同模式可為AB、AC、BC、ABC肆項(xiàng)，一共七項(xiàng)，可以理解為七速，毎一項(xiàng)的速比不同。在使用上最關(guān)鍵是控制器，控制器做得簡(jiǎn)單，駕駛就麻煩，還需要和整車控制器VCU和電池管理系統(tǒng)BMS控制器的系統(tǒng)配合，相互統(tǒng)籌，智能控制，使駕駛者容易操控。

從能量回收方面，過(guò)去單電機(jī)要是電機(jī)速度過(guò)高，永磁同步電機(jī)在2300轉(zhuǎn)時(shí)，有900伏的電壓輸出，速度很高的話會(huì)對(duì)控制器嚴(yán)重的損害。本構(gòu)造又有獨(dú)特一面，可以能量分配到兩個(gè)電機(jī)，它們的轉(zhuǎn)速就不會(huì)過(guò)高，高速時(shí)兩電機(jī)同時(shí)發(fā)電，中速時(shí)B電機(jī)發(fā)電，低速時(shí)A電機(jī)發(fā)電，以盡可能多地回收制動(dòng)能量，本構(gòu)造很簡(jiǎn)單，能量回收率能有大幅提高，盡可能在高效區(qū)，而備免在低效區(qū)內(nèi),如何在這樣的系統(tǒng)約束條件下獲得最高能量回饋效率,同時(shí)確保制動(dòng)安全性以及過(guò)程過(guò)渡的柔順性,是能量回饋控制策略的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。用得好要靠先進(jìn)的智能的控制器。

在散熱方面，多電機(jī)比單一電機(jī)散熱效果明顯大得多，一個(gè)電機(jī)體積大，而多電機(jī)分散了體積，表面積反而大，散熱快。特別是降低溫度節(jié)能效果更好。

若是在使用中，萬(wàn)一某個(gè)電機(jī)發(fā)生故障，未有故障的電機(jī)還可以驅(qū)動(dòng)車達(dá)到目的地。其實(shí)，還有好處的沒(méi)有發(fā)掘。這是該技術(shù)的完美之處。

從這個(gè)角度看，整車控制器VCU、電機(jī)控制器MCU和電池管理系統(tǒng)BMS也要相應(yīng)的改進(jìn)，那電動(dòng)車的彎道超車不是夢(mèng)！

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