記得在很早之前，我用一篇專欄專門介紹過電動機的功率扭矩輸出特性曲線。詳細解釋了電動機低速恒扭矩平臺的特性，以及不同電機類型，高效工作轉(zhuǎn)速區(qū)間的差異。當時有很多評論提出：既然電動機有低速扭矩大但高速廢電的特性，為什么不給電動機設(shè)計一個變速箱呢？如今隨著保時捷Taycan的推出，兩檔變速箱的設(shè)計策略進入了人們的視野。那么為什么保時捷Taycan要采用兩檔變速箱，而與之動力性能相當?shù)奶厮估璏odel S卻仍在堅持在用單級變速箱呢？本期來為大家解讀。
▲保時捷Taycan的關(guān)鍵性能參數(shù)
■ 新派車企和老牌車企在研發(fā)上有著巨大的實力差異
一句話來概括：不是特斯拉不想用，而是特斯拉造不出來。
其實特斯拉早在推出Model S之前，它的Roadster（就是馬斯克發(fā)射進太空的那臺車）在研發(fā)之初就考慮過采用兩擋變速箱，但是項目進展很不順利。由于電動機的超大扭矩特性，使得市場上能夠買到的、現(xiàn)成的變速箱都很難適應(yīng)如此苛刻的工作條件。所以，除非自己從頭到尾研發(fā)一款能夠承受幾百牛·米扭矩的兩擋變速箱。而當初特斯拉也的確這么做了，但是可靠性和耐用性存在的巨大問題一直無法解決。所以特斯拉最后放棄了對兩檔變速箱的研發(fā)，退而求其次使用了單級減速器來實現(xiàn)動力的傳遞。
由此可見，變速箱的技術(shù)壁壘確實很高，不是一個新進企業(yè)短短幾年時間能夠掌握的。而且變速箱不僅技術(shù)門檻高，研發(fā)投入也是巨大的。如果說正向研發(fā)一個純電動車型，不需要發(fā)動機變速箱的整車平臺，從開始到第SOP，大概需要1500-2500研發(fā)人員的話，那么動力傳統(tǒng)系統(tǒng)的研發(fā)則需要上萬人。
具備動力傳統(tǒng)系統(tǒng)研發(fā)能力的公司，如：奔馳，福特等，它們的PT（動力總成）部門甚至能夠達到數(shù)萬人的規(guī)模。要知道這樣的研發(fā)規(guī)模已經(jīng)持續(xù)了幾十年，每一代產(chǎn)品性能的提升都是基于這樣大的研發(fā)投入下實現(xiàn)的，這還是在有前面幾十年的技術(shù)積累的前提下。
所以，一個新的造車品牌想完全掌握變速箱的研發(fā)幾乎是不可能的。因此很多品牌如果需要變速箱只能從愛信、ZF這樣的變速箱配套商處購買。這就是為什么大家看到自主品牌車型的自動變速箱基本上不是德國采埃夫的就是日本愛信的。而且?guī)缀跚宦傻囊?AT要么8AT。因為自主品牌的銷售規(guī)模有限，很難讓變速箱供應(yīng)商專門為其開發(fā)變速箱（研發(fā)成本均攤下來會造成價格巨貴，沒有市場意義）。但是像寶馬這樣的品牌，雖然自己不制造變速箱，但是它的出貨量足以支撐ZF為其定制開發(fā)，甚至寶馬和ZF共享知識產(chǎn)權(quán)。也就是說，如果ZF想把同款變速箱賣給其它品牌，還需要獲得寶馬的授權(quán)才行。類似的情況在很多汽車核心零部件中都非常常見，這就是雖然自己不生產(chǎn)變速箱但仍然具備技術(shù)壁壘的寶馬。所以，特斯拉和國內(nèi)的新勢力們只能選擇繞開變速箱的開發(fā)，退而求其次使用單級減速傳動。
▲采用兩擋齒輪比之后Taycan能夠獲得多少性能優(yōu)勢？
我在之前的專欄為大家介紹過電動機的恒扭矩平臺。往往，永磁同步電機的恒扭矩平臺要比交流異步電機擁有更寬的車 速范圍。從保時捷Taycan的前后電機匹配來看，前后都為永磁同步電機，并且前電機重量控制到了76kg，后電機重量170kg，再匹配上兩檔變速箱可以使得其擁有適應(yīng)廣泛轉(zhuǎn)速的恒扭矩（最大扭矩）輸出特性。
比如上圖，為通用Volt電動車電機的扭矩與轉(zhuǎn)速的關(guān)系曲線。從圖中可見，在0-3000轉(zhuǎn)左右可以獲得一個恒扭矩平臺。
所以，在兩擋變速箱的加持下，Taycan可以在更寬泛的車速情況下，使用效率最高性能最好的恒扭矩電機轉(zhuǎn)速驅(qū)動。從而獲得比單級減速器更優(yōu)異的、各個不同速度范圍段的加速性能。
上圖為在其它條件相同的情況下，采用單級減速和采用兩擋變速箱獲得的，不同速度范圍段的加速時間差異以及續(xù)航里程差異。從上圖可以看出，保時捷Taycan前電機并沒有配備變速箱，而是采用單級齒比傳動。后電機配備了一個兩檔變速箱，齒比為1擋10.5；2檔7.0 。相比單級減速器，兩擋變速箱可以把0-60英里/小時的加速時間減少0.3秒，100-150英里/小時的加速時間減少1.4秒，并且續(xù)航里程可以提升0.3%。所以，保時捷之所以為Taycan配備后電機的兩擋變速箱，主要設(shè)計訴求，是為了提升加速性能而不是續(xù)航里程。
上圖是為Taycan定制開發(fā)的變速箱，采用電控操縱系統(tǒng)，通過狗牙齒輪來實現(xiàn)順序式換擋。
保時捷Taycan的兩擋變速箱結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，采用多片離合器控制動力的通斷，并且使用了賽車上使用的順序式變速箱才會用到的狗牙齒輪，這種齒輪在市售的量產(chǎn)燃油車上是見不到的。再通過電機控制換擋操縱機構(gòu)的運動，實現(xiàn)不同齒比齒輪的選擇。并且它可以承受住后電機610牛·米的超大扭矩。
■ 結(jié)論
雖然原則上電動機驅(qū)動的汽車不需要變速箱，但如果該車型的定位是一款性能車，那么為此匹配上一臺兩檔變速箱，是一個非常有效的性能提升手段。這就是老牌車企轉(zhuǎn)型電動車的優(yōu)勢之所在。它們可以隨心所欲的設(shè)定整車的性能目標，因為在他們的技術(shù)儲備庫中有足夠多的選項能夠輕松達成為此設(shè)定的性能，而不是因為沒有掌握核心技術(shù)而不得不選擇退而求其次的妥協(xié)辦法。
