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二十二年專(zhuān)注保時(shí)捷改裝維修

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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)。正常可以最多輸出617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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