两档系列(三):当保时捷玩起了变速箱

保时捷Taycan

保时捷Taycan纯电动超跑 | 图片@Porsche

保时捷为它的最新款纯电动超跑取名 Taycan。看似不经意的名字,其实取名的过程就像爸妈纠结小孩叫什么名字一样,格外小心翼翼,希望能在几个字母的长度里淋漓精致地体现出这款车的个性。Taycan 一词来源于土耳其语,拆成两半的话,Tay 意为年轻的骏马,Can 为生机,合并起来即腾飞的骏马1。这个词从 600 多个备选词里脱颖而出,历经一年半,最终成为了这款车的名字。

朋友说 Taycan 这个词在中文里直接音译过来叫“抬杠”,更能体现保时捷抬杠劲敌特斯拉的本意,所以才取这个名字。虽然这(应该)不是保时捷的本意,但是 Taycan 在这个时候诞生,无论怎么说营销故事,都不得不让人把它与特斯拉做对比。

Taycan 发布会当天,媒体上充斥着最多的就是 Taycan 与特斯拉 Model S 的对比文章,火药味十足2。看到这我想,拿一辆将近20万美元的车跟一辆价格只有一半的车相比,比出个什么结果才满意呢?不过这样的闹腾想必在保时捷的计划之中。高端汽车市场,即便放到在全球来看,一直都是德国车企的天下,霸占着约四分之三的市场份额。但是今天,2020年,在电动车领域,特斯拉显然已经成为了高端汽车的代名词。德国汽车行业需要一款自己的高端电动车,一款能抬杠特斯拉的电动车。


两档系列(二):吉凯恩没迭代就没乐趣

eTwinsterX 这个名字有些绕口,第一次看到它时,你会想为啥取一个这么难拼的名字。汽车行业里机械工程师居多,有艺术细胞、会给产品取名字的人很少1。不过正因为名字取得规规矩矩,从名字里我们总是能看出一些产品的特性和有意思的地方。

eTwinsterX词语拆解

图1:eTwinsterX词语拆解 | 图片@obasic.net

eTwinsterX 的第一个字母“e”,不由分说,说的是电驱动产品。“Twinster” 是吉凯恩四驱双湿式离合器系统的产品名字,用来在四驱车上实现矢量扭矩分配(Torque Vectoring)。最后一个字母 “X”,显得不伦不类。要了解它的含义,你得知道吉凯恩怎么称呼它的两款电轴:单档电轴叫 “eTwinster”,两档的叫 “eTwinsterX”。所以,“X” 在吉凯恩的命名字典里是两档的意思,这有些不寻常。

不过,叫 eTwinsterX 总比叫 eTwinster2 要好。

总的说来,通过这个单词我们能看出,吉凯恩在这款叫 eTwinsterX 的产品里集成了众多技术:电驱动、四驱、矢量扭矩分配、两个档位。事实上,这款电轴里还有很多其他很有意思的新技术。我们今天就来看看它的前身以及前前身产品。看了这两个前身产品后,再回头看 eTwinsterX,你就能完整地了解吉凯恩的这款两档电轴。


两档系列(一):不认识吉凯恩?那宝马呢?

“特斯拉也用一档变速箱”。

电动车发展到今天,市场上仍没有量产车型安装有两档变速器。特斯拉在电动车行业内的标杆作用影响了在它之后的所有厂商。如业内人所知,特斯拉的初衷并不是一档,而是采用两档变速器。然而由于各种原因,这款两档变速器没能成行,这个“不幸”直接对电动车变速器的历史造成了深远的影响,以至于今天仍是一档的世界。

两档变速器能为我们带来什么?

总的来说有三点。最为明显的一点是效率的提升。不难想象,当用两个档位替代一个档位时,可以使得驱动电机在更为高效的区域运行,从而提升驱动系统效率。需要指出的是,行业内普遍认为两档变速器所带来的效率提升并不高,大约只在1~3%左右。

其次,采用两档变速器后,传动比可以做得更高,汽车的动力性也相应增强。简单的来说就是0-100 km/h 的加速时间将进一步缩短。

最后,也是更为重要的一点是,当采用了两个档位后,车内的驱动电机可以更加小型化、低速化,从而降低电机以及逆变器的成本。同时,由于电机的转速的下降了,变速器里可以采用低速的轴承、齿轮等部件来代替昂贵的高速部件,从而进一步降低成本。总的来说,两档变速器所带来的优势体现在效率、动力性以及成本上

Kreisel两档变速器爆炸图

图1: Kreisel两档变速器爆炸图 | 图片@Kreisel Electric

两档变速器已是必然趋势。虽然我们还没有看见量产的两档电动车,但是如果把眼光扩大到新能源领域,可以发现已经有不少混动车型搭载了两档电驱系统。例如舍弗勒、吉凯恩等公司都已有多款产品搭载在欧洲和中国的车型里。除此之外,采埃孚、FEV、Kreisel Electric等许多公司也正研发两档变速器,产品也陆续公布出来。

这篇文章我们先来看看吉凯恩(GKN)公司的两款产品。


功率分流式(Powersplit)混动系统(三):输出式功率分流

2010年11月,通用汽车(General Motors)高调推出雪佛兰沃蓝达车型1,这款车是全球第一辆采用输出式功率分流系统(Output Powersplit)的车型。

然而,更值得回味的是,这款车也是全球至今唯一一款采用过这种分流系统的车型2。说“采用过”是因为这种类型的分流系统只量产了一代就被匆匆下架。在第二代的沃蓝达车型中装载着完全不同的分流系统(Compound Powersplit,即复合式功率分流系统),与第一代中的输出式分流系统已无联系。

2012年雪佛兰沃蓝达车型

图1: 2012年雪佛兰沃蓝达车型 | 图片@General Motors

不得不提的是,2010年当通用公司推出这款车时,把它称作电动车3,而且命名为一种新型电动车,即增程式电动车 EREV(Extended Range Electric Vehicle)4。今天我们称这个系统为输出式功率分流系统,即混动系统的一种。

这篇文章里,在讨论这种类型的分流系统的同时,我们也会简单聊一下如此划时代的产品为何会如此草草收场。


功率分流式(Powersplit)混动系统(二):输入式功率分流

丰田普锐斯驾驶舱照片

图1: 丰田普锐斯驾驶舱 | 图片@Toyota

上篇里我们谈了功率分流系统的历史,这一篇里,我想来聊聊技术上的细节,谈谈这里有意思的事情。

功率分流混动系统根据其变速器的结构不同,有很多种形式,包括输入式(input split)、输出式(output split)和复合式(compound split)。各个形式都有各自有意思的地方,不同的整车厂也根据自己的车型和定位选择了不同的功率分流驱动系统。

虽然形式不同,但各个功率分流系统做的事都是把发动机的功率分为两个支流,分别传输到车轮上驱动汽车。这两个支流分别是机械功率流电功率流。你可能会问,发动机输出的功率为机械功率,为什么要多费劲把其中一部分变成电功率传输?上物理课时我们就学习了,把机械能转换为电能,之后再转换成机械能时必然有能量损失。就是说,我们把发动机的一部分功率转为电功率传输,白白降低了这一部分功率的传输效率。以上的考虑都很对,但是,功率分流系统很重要的一点就是,局部来看,一部分功率传递的效率变低,但是全局来看,混动系统的总体效率却提高了。

今天我们来看一看第一种功率分流系统:输入式功率分流系统,同时拿它来说一说为什么局部效率的降低导致了全局效率的提高。希望你看完这一篇文章,能有更好的理解。