變速器專修技師如何應(yīng)對(duì)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(shì)，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(dòng)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(dòng)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(dòng)汽車發(fā)展勢(shì)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(duì)伍中來，這無疑更快速地推動(dòng)了純電動(dòng)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(jí)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(xiàng)目更細(xì)分化分工或品牌專業(yè)化維修。比如，自動(dòng)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(dòng)變速器專修領(lǐng)域又實(shí)現(xiàn)了更細(xì)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(chǎng)結(jié)構(gòu)的變化，新能源汽車的快速發(fā)展將會(huì)對(duì)自動(dòng)變速器專修技術(shù)人員帶來哪些影響呢？現(xiàn)階段自動(dòng)變速器專修技術(shù)還是更多地體現(xiàn)在機(jī)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(gè)全國市場(chǎng)自動(dòng)變速器總的維修臺(tái)數(shù)大概在60萬臺(tái)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(duì)整個(gè)自動(dòng)變速器專修行業(yè)影響不大，但是隨著市場(chǎng)新能源汽車增量的變化，未來5年或未來10年對(duì)市場(chǎng)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(shì)在必行。

做為自動(dòng)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(dòng)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(dòng)力汽車，最后我們?cè)倏匆幌录冸妱?dòng)汽車。毋庸置疑插電混合動(dòng)力汽車就是從傳統(tǒng)普通混合動(dòng)力汽車發(fā)展過來的，無非就是增加了外接充電功能，同時(shí)通過增加高壓蓄電池的容量及電動(dòng)機(jī)的傳動(dòng)功率，來提升純電動(dòng)（EV）續(xù)航里程。由于插電混合動(dòng)力汽車仍然還保留著發(fā)動(dòng)機(jī)，因此變速器一定是存在的，大家已經(jīng)知道插電混合動(dòng)力汽車屬于新能源汽車范疇，所以插電混合動(dòng)力汽車的變速器也叫新能源變速器。

一、插電混合動(dòng)力汽車搭載變速器

目前插電混合動(dòng)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(dòng)機(jī)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(shí)現(xiàn)的動(dòng)力混合。還有一少部分插電混合動(dòng)力汽車，就是單獨(dú)開發(fā)的混動(dòng)變速器。這樣我們分別簡單來認(rèn)識(shí)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(dòng)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(shí)捷等高端插電混合動(dòng)力車型，它們都習(xí)慣使用在原來AT基礎(chǔ)的變速器實(shí)現(xiàn)混動(dòng)。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(shí)捷等車型量身定制了一款8AT與電動(dòng)機(jī)及高壓電控系統(tǒng)完美組合的混動(dòng)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(gè)永磁同步電動(dòng)機(jī)，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(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)之間一定還會(huì)設(shè)計(jì)一組分離離合器，這樣才可以實(shí)現(xiàn)純電動(dòng)EV模式（當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作分離離合器將發(fā)動(dòng)機(jī)和電動(dòng)機(jī)斷開）。

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

2.CVT基礎(chǔ)混合動(dòng)力汽車搭載變速器

英菲尼迪QX60混動(dòng)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(gè)電動(dòng)機(jī)，而且通過一組干式離合器來實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)電動(dòng)機(jī)的連接和分離，最終可實(shí)現(xiàn)混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)和純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)模式（圖3）。

圖3 英菲尼迪QX60混動(dòng)變速器（CVT為基礎(chǔ)）

3.DCT基礎(chǔ)混合動(dòng)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(shí)現(xiàn)混動(dòng)的插電混合動(dòng)力車型確實(shí)很多，大眾、比亞迪、吉利、保時(shí)捷等。本來DCT變速器就能夠給整車帶來很好的燃油經(jīng)濟(jì)性，如果再實(shí)現(xiàn)插電混動(dòng)燃油經(jīng)濟(jì)性就更好了。它也是在變速器前端或某個(gè)輸入軸上或輸出軸上增加使用一個(gè)電動(dòng)機(jī)，當(dāng)然這個(gè)電動(dòng)機(jī)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)和變速器之間的較多，同時(shí)也會(huì)使用一組分離離合器以確保能夠?qū)崿F(xiàn)純電動(dòng)驅(qū)動(dòng)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(dòng)力汽車搭載變速器

除了以上在傳統(tǒng)變速器基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)混動(dòng)以外，還有就是純粹為混動(dòng)車型單獨(dú)設(shè)計(jì)的混動(dòng)變速器，如果是插電混合動(dòng)力車型，這種混動(dòng)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(huì)設(shè)計(jì)兩個(gè)電動(dòng)機(jī)，且都是被設(shè)計(jì)在變速器內(nèi)部，所以我們又把這種電機(jī)的結(jié)構(gòu)布局稱之為PS類型。而前面針對(duì)以AT、CVT、DCT為基礎(chǔ)條件的混動(dòng)變速器，一般都是把單個(gè)電動(dòng)機(jī)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)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(dòng)機(jī)、電纜、逆變器、蓄電池、控制模塊等）沒有問題，針對(duì)以AT、CVT、DCT變速器為基礎(chǔ)條件的混動(dòng)變速器，與原來的傳統(tǒng)自動(dòng)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(shí)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(dòng)機(jī)的高壓連接線纜）。但是針對(duì)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(huì)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(jī)械元件中根本就沒有什么離合器、制動(dòng)器，甚至一組摩擦元件都沒有，可能就是兩個(gè)電動(dòng)機(jī)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(dòng)汽車變速器情況分析

純電動(dòng)汽車到底還有沒有變速器呢？發(fā)動(dòng)機(jī)沒有了，變速器也沒有的話，自動(dòng)變速器專修還修什么？確切的說目前純電動(dòng)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(gè)電動(dòng)機(jī)和一套減速齒輪，也就是我們說的單級(jí)減速機(jī)構(gòu)。如果采用兩級(jí)減速機(jī)構(gòu)，我們就應(yīng)該理解為不是一個(gè)簡單的兩級(jí)減速機(jī)構(gòu)了，應(yīng)該屬于一個(gè)電動(dòng)機(jī)控制的兩擋變速器。無論是單級(jí)減速機(jī)構(gòu)還是兩級(jí)減速機(jī)構(gòu)，還是兩擋變速器其實(shí)最終還是離不開電動(dòng)機(jī)的控制。接下來我們就了解一下典型純電動(dòng)汽車的減速機(jī)構(gòu)或變速器，也好讓我們自動(dòng)變速器專修群體在技術(shù)轉(zhuǎn)型升級(jí)過程當(dāng)中有所準(zhǔn)備。

1.奧迪e-tron純電動(dòng)車變速器

在奧迪e-tron純電動(dòng)車型上使用了兩個(gè)單級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置，分別被設(shè)計(jì)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(jí)減速驅(qū)動(dòng)器，不過這個(gè)單級(jí)驅(qū)動(dòng)裝置并不是跟傳統(tǒng)的單級(jí)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(shí)也很簡單，它其實(shí)就是一個(gè)拉維納式行星齒輪組（一個(gè)單級(jí)單排和一個(gè)雙級(jí)單排共圈共架兩個(gè)獨(dú)立太陽輪組成），它與AT變速器相比兩個(gè)太陽輪不再做為輸入元件或固定元件出現(xiàn)，這兩個(gè)獨(dú)立太陽輪而是分別與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)車輪相連，齒圈與變速器殼體相連（相當(dāng)于始終被固定）。特殊之處就是它的輸入端，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子直接驅(qū)動(dòng)一套減速齒輪的小的主動(dòng)齒輪，而大的從動(dòng)齒輪則直接與拉維納行星齒輪機(jī)構(gòu)中的一組行星輪（窄行星輪）集成在一起（其實(shí)就是雙級(jí)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(dòng)裝置

圖7 行星齒輪式差速器

圖8 單級(jí)電驅(qū)動(dòng)裝置結(jié)構(gòu)

奧迪e-tron前后橋單級(jí)電驅(qū)動(dòng)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(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)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(jī)冷卻控制整個(gè)集成一個(gè)電、機(jī)械、冷卻為一體的電驅(qū)動(dòng)裝置，這樣在維修檢測(cè)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(dòng)原理，同時(shí)還要了解異步電動(dòng)機(jī)的工作與控制原理，當(dāng)然還包括整個(gè)高壓電控系統(tǒng)的工作原理。對(duì)于日常養(yǎng)護(hù)工作還算簡單容易，只要按照廠家要求進(jìn)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(jí)電驅(qū)動(dòng)裝置1

圖10 奧迪0MB單級(jí)電驅(qū)動(dòng)裝置2

2.保時(shí)捷Taycan變速器

了解完奧迪e-tron單級(jí)電驅(qū)動(dòng)以后，接下來我們?cè)僬J(rèn)識(shí)一款保時(shí)捷Taycan純電動(dòng)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(jī)，在后橋配備了具有兩速變速器的電機(jī)，也稱電驅(qū)動(dòng)電機(jī)（圖11）。

圖11 保時(shí)捷Taycan變速器布置

保時(shí)捷Taycan只有后橋驅(qū)動(dòng)裝置才屬于一個(gè)兩擋變速器（圖12），與前橋單速傳動(dòng)實(shí)現(xiàn)了四輪扭矩驅(qū)動(dòng)分配，所以接下來我們要重點(diǎn)了解它的后橋驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)原理。兩擋變速器的傳動(dòng)比分配：其中一擋是15.560:1，二擋傳動(dòng)比是 8.160:1。 兩擋變速器的第一擋還用于實(shí)現(xiàn)變速器的空擋以及倒擋，同時(shí)使電機(jī)的旋轉(zhuǎn)方向反轉(zhuǎn)。可以通過兩擋變速器實(shí)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(shí)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(shí)捷Taycan兩擋變速器外觀

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

保時(shí)捷Taycan兩擋變速器的兩個(gè)擋位變化由控制電機(jī)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(dòng)原理相對(duì)簡單。但依然需要我們必須要掌握的是電動(dòng)機(jī)控制原理、行星齒輪傳動(dòng)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(dòng)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(jí)不僅需要在經(jīng)營模式上進(jìn)行轉(zhuǎn)型，更需要核心維修技術(shù)的轉(zhuǎn)型。對(duì)于細(xì)分領(lǐng)域中的自動(dòng)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(jī)械和液壓方面的維修遲早會(huì)被行業(yè)所淘汰。適應(yīng)行業(yè)發(fā)展，促進(jìn)技術(shù)轉(zhuǎn)型，未來新能源變速器一定是汽車傳動(dòng)系統(tǒng)中的技術(shù)核心，也是專修行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。