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徐朝聪：电动汽车两挡减速器的四种技术路线
2019-04-19 23:05:47· 来源：驱动视界 作者：徐朝聪
随着纯电动整车的不断发展，越来越多地工程师开始论证两档变速器的必要性。在当今市场上，某些企业已经具有成熟的产品或在研发论证中的产品，种类繁多。笔者从其
随着纯电动整车的不断发展，越来越多地工程师开始论证两档变速器的必要性。在当今市场上，某些企业已经具有成熟的产品或在研发论证中的产品，种类繁多。笔者从其换挡方式的角度对两档变速器做了一个分类：
1.同步器换挡（AMT)
同步器换挡的两档变速器由输入轴，中间轴、差速器、一档齿轮组、二档齿轮组和同步器组成。其中输入轴与电机连接，轴上布置一档和二档的主动齿轮；中间轴布置一档和二档的从动齿轮，以及主减主动齿轮；差速器实现左右车轮的差速行驶；同步器布置于中间轴两齿轮之间，有的结构也将同步器布置在输入轴上。同步器的换挡可通过电机控制或液压控制等。
通过同步器的左右移动实现不同档位的切换，变速器以不同传动比输出动力，从而保证整车更优秀的动力性和燃油经济性，让电机尽量工作在其高效率区间。同时，同步器换挡最大的缺点就是换挡时存在动力中断，但电机的调速特性相比较发动机的调速特性更加灵敏，可以更好的解决动力中断问题。
同步器换挡的两档变速器相比较于单档变速器的结构仅多出一套齿轮组、一套同步器及其执行机构，从结构的简易程度和成本考虑，确实为目前两档减速器的较优方案。
1.1 同步器换挡（AMT)—GKN
GKN提出的两档变速器的同步器布置在输入轴上，主减的主动齿轮位于中间轴上的一二档从动齿轮之间，可以有效地减小变速器的轴向长度。
项目
参数
厂商
GKN
尺寸
/
速比
11.3/5.9
最大输入转速
16000rpm
中心距
/
重量
≤20kg
驻车系统
选装
换挡方式
同步器换挡
1.2 同步器换挡（AMT)—格特拉克2eDT200
格特拉克该产品则是将同步器布置于中间轴一二档从动齿轮之间，电机执行换挡。同时具备驻车功能，驻车齿轮位于输入轴，电机控制驻车。
2eDT200两挡减速箱用于EV:
• 最大输出扭矩：2500 Nm
• 最大输入扭矩：200 Nm
• 重量（不带油液）：26 kg
• 长宽高：245x462x300mm
• 输入轴输出轴中心距：188 mm
• 减速比：i1=12.06，i2=8.61
• 减速箱控制单元（TCU）控制P挡锁和换挡
• 适用电机功率：55 - 90 kW (300 – 400 V)
• 电机换挡
1.3 同步器换挡（AMT)—中科深江
1.4 同步器换挡（AMT)—江苏金润
图为江苏金润汽车传动股份有限公司和湖南大学共同研制并应用于某国产纯电动汽车的两档自动变速器（2AMT)
2.单离合器结构
单离合器换挡的两档变速器具有两个分开的离合器，分别控制两个档位的动力输入。
这种两档变速器由输入轴、中间轴、差速器、一档齿轮组、二档齿轮组和离合器组成。
其中一档主动齿轮固定在输入轴上，一档从动齿轮与离合器外毂连接，离合器内毂与中间轴连接，通过离合器的分离与接合，实现一档动力的传递和中断；二档主动齿轮与另一个离合器的外毂连接，离合器的内毂与输入轴连接，二档从动齿轮固定于中间轴上，同样是通过离合器的分离与接合，实现二档动力的传递和中断。
这类变速器在结构上具有一定的区别，其主要表现在两个单离合器的布置位置的不同，单其与原理相同。
采用两个单离合器进行换挡，可采用湿式或者干式离合器，离合器的分离与接合平顺，可实现无动力中断换挡，整车舒适性更好。
单离合器结构：GKN
单离合器换挡的两档变速器相比较于同步器换挡的两档变速器其轴向更长，同时结构更复杂。
项目
参数
厂商
GKN
尺寸
/
速比
12.1/6.01
最大输入转速
14000rpm
中心距
/
重量
≤55kg
驻车系统
选装
换挡方式
同步器换挡
3.双离合器结构
双离合器换挡的两档变速器主要零部件为一个双离合器机构。发动机与双离合器的外毂连接，一档主动齿轮和外输入轴连接，二档齿轮和内输入轴连接。一二档从动齿轮均固定在中间轴上，中间轴上又连接差速器。
若汽车的一档运行，此时离合器C1处于结合状态，C2处于分离状态。当汽车达到1档升二档的换挡点时，离合器C1开始分离，C2开始结合，直到C1完全分离，C2完全结合，换挡操作结束。同理，若2档降为1档，此时离合器C2分离，C1结合。控制器根据车辆状态决定是进行升档还是降档操作，在换挡过程中，只需两个离合器进行切换，即完成换挡操作。
双离合器即可使用干式离合器，也可使用湿式离合器。这种两档变速器在内外输入轴上分别只有一个档位，所以没有同步器，结构相对简单，重量较轻。
4.行星齿轮结构
以单排单级行星齿轮机构为例，其结构主要包括太阳轮、行星架、齿圈、离合器和制动器。
其中，电机输入轴与行星齿轮机构的太阳轮连接，行星架同输出轴连接。离合器的内毂位于输入轴，外毂与行星架连接；制动器一端连接箱体，一端连接齿圈，用于制动齿圈。
当离合器打开，制动器关闭时，电机的动力传递到太阳轮，太阳轮带动行星齿轮的转动，但由于齿圈已被制动器固定，所以行星架被带动旋转，将动力传递到输出轴，此时变速器处于一档。由行星齿轮机构的特性可知，此时为定传动比，减速增扭。
当离合器关闭，制动器打开时，离合器将行星齿轮机构的太阳轮和行星架连接为一个整体，行星轮系整体转动带动输出轴，此时变速器处于2档。传动比为1，也即2档位直接档。
当当离合器打开，制动器关闭时，电机反向旋转，可实现整车倒车行驶。
各档工作状况
档位
离合器
制动器
1档
打开
关闭
2档
关闭
打开
R档
打开
关闭
行星齿轮结构：舍弗勒
舍弗勒的两档变速器目前已经量产，搭载长城P8和长安CS75，作为后桥使用。该两档变速器使用两个行星排结构，换挡通过自主设计的爪式同步器实现。
项目
参数
厂商
舍弗勒
结构类型
行星齿轮机构
速比
12.3/4.2
最大输入转速
14000rpm
换挡方式
同步器换挡
5.四种结构对比分析
两档变速器基本结构对比
变速器基本结构
同步器换挡（AMT)
单离合器结构
双离合器结构
行星齿轮结构
优点
成本低、
技术成熟、
效率高
换挡平顺、
结构新颖
换挡平顺、
舒适性好
结构紧凑、
换挡平顺、
效率高
缺点
换挡动力中断、
舒适性不高
体积较大、
质量较重、
成本较高
成本很高
加工工艺复杂、
成本较高
前景
技术成熟、应用前景好
可适用于大型电动汽车
成本高，不利于推广
技术相对成熟、潜力巨大
附录：
参考文献：
1、湖南大学硕士学位论文 《纯电动汽车两挡自动变速器壳体结构分析及改进》 作者不详
2、《两挡AMT电动汽车性能仿真》，中科深江，王占园，王冠男，张学文，罗建。CEVS-17
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