二十二年專(zhuān)注保時(shí)捷服務(wù)
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當(dāng)前位置 主頁(yè) 保時(shí)捷資訊 保時(shí)捷Taycan“變速箱”的秘密
上個(gè)月，保時(shí)捷正式發(fā)布了首款純電動(dòng)跑車(chē)Taycan，先期版本為T(mén)urbo和Turbo S，即使這臺(tái)車(chē)上并沒(méi)有渦輪。
為了達(dá)到兼顧加速性能和高速性能，保時(shí)捷使用了兩臺(tái)高性能永磁同步電機(jī)，前后軸各一臺(tái)。正?？梢宰疃噍敵?17馬力（460kW）10秒鐘，另外還有2.5秒的開(kāi)啟彈射起步的Overboost，Turbo S版本在此時(shí)最高可以輸出751馬力（560kW）和1050Nm的動(dòng)力，Turbo則為670馬力和850Nm，官方百公里加速成績(jī)最快2.8秒，到200kmh只用9.8秒，極速260kmh。
性能很是嚇人，但更具有革命性的是，Taycan作為一臺(tái)電動(dòng)車(chē)，首次搭載了一臺(tái)雙速變速箱。相比傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)擁有更寬泛的輸出區(qū)間，可以在很低的轉(zhuǎn)速下就輸出幾乎全部的扭矩，并在大部分轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)都能保證良好的動(dòng)力效率。所以，大多數(shù)電動(dòng)車(chē)都采用了單速變速器來(lái)傳輸動(dòng)力，沒(méi)有必要使用傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車(chē)上的多檔位變速箱。
不過(guò)，這并不意味著單速變速器就已經(jīng)可以滿(mǎn)足現(xiàn)在以及未來(lái)的電動(dòng)車(chē)。比如從追求極致性能的角度來(lái)講，保時(shí)捷就不滿(mǎn)足。
雙速變速箱其實(shí)是個(gè)大膽的想法
既然需要雙速變速器，自然是希望既能增加扭矩進(jìn)而提高加速能力，又可以增加最高速度。不過(guò)首先，并不是Taycan搭載的是雙速變速箱，而是在后軸上搭載了雙速變速箱，前軸依然有一臺(tái)傳統(tǒng)的單速變速箱。但保時(shí)捷為T(mén)aycan打造的雙速變速箱真的是不惜成本、費(fèi)了九牛二虎之力。
作為一臺(tái)保時(shí)捷，為了保證性能，Taycan用上了兩臺(tái)永磁電機(jī)。但是由于永磁電機(jī)在日常駕駛中會(huì)影響能耗和續(xù)航，而保時(shí)捷的“快”既要加速又要極速，所以萌生了兩檔變速器的想法。同時(shí)，永磁同步電機(jī)需要更好的散熱能力，而且為了保證車(chē)輛性能持續(xù)發(fā)揮和極限的放電倍率，保時(shí)捷又設(shè)計(jì)了冷卻功率很高且非常復(fù)雜的散熱系統(tǒng)，采用雙導(dǎo)流、雙散熱器、三回路與空調(diào)管路換熱的水冷系統(tǒng)。但這也同時(shí)增加了能耗。
所以，保時(shí)捷在為了節(jié)省能耗、且避免永磁電機(jī)空轉(zhuǎn)產(chǎn)生的拖拽效應(yīng)的情況下，在兩檔變速箱的基礎(chǔ)上可以將后軸完全斷開(kāi)，這就比普通只能“換檔”的變速箱在結(jié)構(gòu)上就又復(fù)雜了一層，保時(shí)捷最終能做出這樣一款變速箱也是實(shí)屬不易。
雖然只有兩檔，也已經(jīng)跨入了多檔位變速箱的行列，相比單速變速箱來(lái)說(shuō)已經(jīng)起到了質(zhì)變的效果。而既然是多檔位，它就同樣擁有傳統(tǒng)燃油車(chē)上變速箱的一系列優(yōu)勢(shì)，比如可以提高低速加速能力、通過(guò)在高速工況下降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速來(lái)提高驅(qū)動(dòng)效率。更加寬泛的齒比范圍能夠幫助Taycan擁有更多的高速續(xù)航里程，同時(shí)還可以提高加速能力。
結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但效果不俗
保時(shí)捷自主研發(fā)的這顆變速箱重約70kg，可以承受最大550Nm的扭矩。擁有一個(gè)行星齒輪組和兩個(gè)離合器，一個(gè)離合器負(fù)責(zé)完成正常的換擋動(dòng)作，而第二個(gè)則可以使后橋電動(dòng)機(jī)和整個(gè)后軸分離。整個(gè)變速箱中只有一個(gè)換擋執(zhí)行機(jī)構(gòu)，通過(guò)控制兩個(gè)離合器的開(kāi)合負(fù)責(zé)一檔、二檔、倒檔、空檔、P檔所有檔位的執(zhí)行。也就是說(shuō)，需要省電的情況下，Taycan可以只用前軸驅(qū)動(dòng)，變身成一臺(tái)更加經(jīng)濟(jì)的前驅(qū)車(chē)。
變速箱的兩個(gè)檔位的齒比自然不能像傳統(tǒng)變速箱那樣緊密，兩檔的齒比大約分別為161和8.051，二檔的齒比幾乎是一檔的一半了，換擋點(diǎn)會(huì)在大約90kmh速度的時(shí)候。在大部分的時(shí)間，Taycan會(huì)用二檔行駛，這也會(huì)大大增加車(chē)輛在高速行駛時(shí)候的經(jīng)濟(jì)性。而當(dāng)車(chē)輛在Sport或Sport Plus模式下會(huì)直接用一檔。如果是在普通模式下，你的踏板踩得足夠深也是可以的。
下圖展示的是Taycan變速箱換檔時(shí)機(jī)的示意，其中上圖是Range模式，可以理解為更傾向于續(xù)航取向的模式，下圖是Sport運(yùn)動(dòng)模式，其中紫色線(xiàn)和藍(lán)色線(xiàn)分別表示一檔和二檔的換擋時(shí)機(jī)。所以從圖中我們也可以看出，Range模式起步以及大部分時(shí)間默認(rèn)都是二檔，只有在大概40kmh一下的低速并擁有非常高的轉(zhuǎn)速時(shí)才是紫色線(xiàn)的地方，車(chē)輛才會(huì)切回一檔，正如我們上文所說(shuō)。而速度上來(lái)之后，無(wú)論油門(mén)怎么給，車(chē)輛都會(huì)在大約70-75kmh的時(shí)候升到二檔。
其實(shí)保時(shí)捷也想在前軸的變速箱上做點(diǎn)文章，比如也加離合器片去耦，不過(guò)整車(chē)就是在太過(guò)復(fù)雜了。所以從生產(chǎn)維修和成本的考慮，Taycan前軸的電驅(qū)單元現(xiàn)在是實(shí)時(shí)連接的，好在前軸相對(duì)小功率的電機(jī)和行星齒輪組變速箱不會(huì)耗費(fèi)太多能量，而且意味著這輛Taycan無(wú)法變成一款純后驅(qū)車(chē)型。
同樣通過(guò)輪上扭矩輸出和速度的圖示，我們可以看到雙速變速箱和單速變速箱所帶來(lái)的差別。其中綠色線(xiàn)為后軸輸出，深綠為一檔、淺綠為二檔，紅色線(xiàn)前軸輸出，藍(lán)色先為綜合輸出。在灰色豎條的換擋區(qū)域內(nèi)，我們可以看到一檔的扭矩輸出逐漸下降與二檔曲線(xiàn)交匯，之后被二檔超過(guò)（一檔實(shí)線(xiàn)變虛線(xiàn)、二檔虛線(xiàn)變實(shí)線(xiàn)），而一檔曲線(xiàn)最終停止是因?yàn)橐呀?jīng)達(dá)到了它在16000rpm時(shí)的最大輸出，自然不利于再加速，后面則由換檔后的扭矩輸出繼續(xù)讓車(chē)輛加速。
同時(shí)在變速箱的從動(dòng)軸上，Taycan還配備了多片離合器式的電子限滑差速器，與保時(shí)捷許多其它產(chǎn)品相同。我們?cè)谝恍┸?chē)輛的后軸上已經(jīng)見(jiàn)過(guò)不少采用了雙電機(jī)設(shè)置，分別獨(dú)立控制兩個(gè)后輪，比差速器擁有更迅速地扭矩適量分配。不過(guò)顯然保時(shí)捷還是選擇了保守的方法，使用了單電機(jī)和差速器的組合。同樣可能也處于包裝和成本的原因，畢竟已經(jīng)這么貴了。
正是得益于后軸的雙速變速器、永磁同步電機(jī)以及高壓800V電壓平臺(tái)，擁有751馬力最高動(dòng)力規(guī)格的Taycan Turbo S，此前已經(jīng)進(jìn)行過(guò)一次連續(xù)26次0-200kmh加速測(cè)試且沒(méi)有明顯性能衰減。保時(shí)捷表示，而且即使電池電量已經(jīng)低于50%，車(chē)輛的性能也不會(huì)有任何影響。
整個(gè)后驅(qū)單元被設(shè)計(jì)得盡可能的體積緊湊，可以盡量保證后備箱的空間。當(dāng)發(fā)生追尾或后部事故時(shí)，車(chē)尾的電機(jī)和變速箱結(jié)構(gòu)都被設(shè)計(jì)成可以向上、向前潰縮，以最大限度保證電池組的安全。
我們都知道，最早特斯拉就在它的Roadster上嘗試過(guò)采用雙速變速箱，不過(guò)最后由于種種問(wèn)題導(dǎo)致量速變速箱計(jì)劃擱淺了，依然用回了單速變速箱，在早期版本中由博格華納提供。不過(guò)特斯拉和博格華納造不出來(lái)不代表保時(shí)捷也造不出來(lái)。果然。
無(wú)獨(dú)有偶，ZF也發(fā)布了自己的雙速變速器
作為現(xiàn)在世界最主流的變速器供應(yīng)商之一，ZF在此前也剛剛發(fā)布了一款針對(duì)電動(dòng)車(chē)全新的雙速變速器，可以有效提升電動(dòng)車(chē)運(yùn)行效率，而且并不會(huì)占用太多車(chē)內(nèi)的空間。ZF的這套變速箱單元同樣集成了電機(jī)和減速器，只不過(guò)減速器擁有兩種齒比。在結(jié)構(gòu)上，它相比保時(shí)捷Taycan的雙速變速箱更加簡(jiǎn)潔，但是ZF為它配備了更加綜合化的換擋邏輯。
這臺(tái)變速器默認(rèn)設(shè)置會(huì)在大約69kmh的速度時(shí)進(jìn)行換擋，不過(guò)這個(gè)點(diǎn)并不是固定的。系統(tǒng)會(huì)根據(jù)車(chē)輛工況甚至基于地圖和地形信息對(duì)換擋時(shí)機(jī)進(jìn)行調(diào)整，而且當(dāng)系統(tǒng)認(rèn)為到下一個(gè)充電點(diǎn)的續(xù)航里程開(kāi)始緊張或不夠時(shí)，還能主動(dòng)調(diào)整檔位來(lái)減少續(xù)航里程壓力。整個(gè)變速箱程序還可以通過(guò)OTA升級(jí)進(jìn)行更新。
多了一個(gè)檔位之后，ZF表示可以使這輛車(chē)行駛更有效率，相比傳統(tǒng)單速變速箱結(jié)構(gòu)可以增加5%的續(xù)航里程。主機(jī)廠(chǎng)商也可以因此配備容量更小的電池來(lái)減少車(chē)重。不僅是在效率上，ZF通過(guò)多的一個(gè)檔位也可以增加電動(dòng)車(chē)的極速，解決不少電動(dòng)車(chē)為了保證低速加速性能而在最高速上導(dǎo)致的劣勢(shì)。
此前，都在傳言ZF的這款雙速變速箱將會(huì)被用在保時(shí)捷Taycan上，不過(guò)顯然，保時(shí)捷自己留了一手。
另外，在ZF全球科技日上，他們還展示了全新一代8速混合動(dòng)力自動(dòng)變速器。電機(jī)的最大功率為160kW，持續(xù)輸出功率為80kW。在不啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，最大扭矩可以達(dá)到450Nm，即使在純電模式下也可實(shí)現(xiàn)高速行駛。這是ZF邁向新能源領(lǐng)域的另一個(gè)動(dòng)作。
小結(jié)
Taycan的發(fā)布，以及首個(gè)電動(dòng)車(chē)雙速變速箱，毫無(wú)疑問(wèn)具有相當(dāng)?shù)母锩?。而且作為傳統(tǒng)豪強(qiáng)的一員，保時(shí)捷在純電動(dòng)車(chē)上的頭一炮相比之前的那些毫無(wú)疑問(wèn)更能拿得出手。拿得出手比的是誰(shuí)？大家心里都不約而同想的是特斯拉，把Taycan也不自覺(jué)地算做“特斯拉殺手”之一。誠(chéng)然Taycan和特斯拉的哪款車(chē)定位都不一樣，但現(xiàn)在傳統(tǒng)車(chē)企陣營(yíng)可想不了這么多，先把你比下去再說(shuō)。
不過(guò)馬斯克說(shuō)了，下周Model S也要跑紐北，讓我這個(gè)轎車(chē)也跟你跑車(chē)比一比。最快量產(chǎn)四門(mén)電動(dòng)車(chē)的記錄花落誰(shuí)家？坐等吃瓜。
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