從高性能的超級跑車到大眾市場的掀背車，實用型電動汽車的到來，使得變速器的設(shè)計在最近受到了更大的關(guān)注，傳動系統(tǒng)的安靜、平穩(wěn)運行和能源效率變得更加重要。

“總體上變速器效率是很高的。” 專門做電氣化動力系統(tǒng)的公司Drive System Design (DSD)的負責人西蒙·謝波德(Simon Shepherd)說，“ 但是，如果你看看電動動力系統(tǒng)，那里的電機和電子設(shè)備在90%的效率范圍內(nèi)，傳動在總損失中所占的比例就變得更重要了，它可能是總損失的15%-20%?！?/span>

因此，控制電池組的成本和延長行駛里程是電動汽車設(shè)計中的重要因素。與化石燃料汽車相比，即使是小幅度提高變速器效率也會大大提高其重要性。

”同樣的重點轉(zhuǎn)移也適用于安靜，因為沒有了咆哮的引擎，其他的噪音會很明顯?！白兯倨髟胍敉ǔＡ钊瞬豢?，” 性能傳輸專家XTRAC的首席執(zhí)行官阿德里安·摩爾(Adrian Moore)說。“旋轉(zhuǎn)的呼呼聲音是可以的，但是一旦你聽到齒輪敲擊等類似的噪聲，那就真的很不愉快了?！睘榱双@得一種非常精確的變速器，需要做大量的工作，特別是當它沒有被內(nèi)燃機掩蓋的時候。

“ 然而，這樣的挑戰(zhàn)很少是簡單的。”謝波德說，“在齒輪的宏觀和微觀幾何方面，系統(tǒng)內(nèi)部存在著權(quán)衡，但這也是一個完整的系統(tǒng)問題?！?/span>

“這不僅關(guān)系到齒輪，還在于軸的設(shè)計、軸承、外殼的剛度和相互作用?！?同樣，效率的提高也得益于整體方法。例如，摩爾指出，提高轉(zhuǎn)速可以充分提高驅(qū)動電機的效率水平，但往往會使嚙合齒輪的情況更糟。他補充道：“在電機效率和傳動效率之間有一個折衷方案。” 作為這種相互關(guān)系的結(jié)果，優(yōu)化不僅必須跨越變速器和驅(qū)動電機，而且還要跨越電動汽車的電力電子，甚至其電池技術(shù)。

“ 現(xiàn)在，最大的趨勢是集成。” 摩爾說，“這意味著我們可以用更少的連接器和電纜來減輕整個系統(tǒng)的重量。

此外，許多故障來自連接子系統(tǒng)。如果我提供一個完整的系統(tǒng)，我可以真正控制完整的測試和標定?！?謝波德同意：“越來越多的電動汽車系統(tǒng)正在變得高度集成，所以它不是變速器、馬達和一套電子設(shè)備的簡單組合?！边@些系統(tǒng)正變得高度集成在一個外殼內(nèi)，非常多地設(shè)計在一起。

 共用流體

提高集成度可以在工程上提供多種好處。

“在賽車運動中，你讓一個部分做兩個工作，以減輕整體重量，” 摩爾說，“如果開始把這種想法應(yīng)用到汽車上，你就能得到一些非常好的解決方案。在電動汽車中有一個非常重的電池組，所以在車輛的其他部件上，降低重量是非常重要的?！?/span>

謝波德說，特斯拉和豐田已經(jīng)開發(fā)出一種通用流體來潤滑變速器和冷卻驅(qū)動電機的動力系統(tǒng)。在這個混合系統(tǒng)中增加電力電子是下一個合乎邏輯的步驟。 他預(yù)測：“ 一些進入汽車運動的電子設(shè)備是更高溫度的設(shè)備，有可能用油冷卻?！?路德維希引用了大陸的類似發(fā)展：電機、電力電子和電池都是水冷的，但正在轉(zhuǎn)向油冷電機，還有對油冷電力電子，甚至是油冷電池的一些要求。

這種共用的方式是促使人們更密切地審視潤滑油本身的因素?！皾櫥瑢π视泻艽蟮挠绊?，”謝波德繼續(xù)說道，“這會造成很大的阻力，我們已經(jīng)做了大量工作，模擬和預(yù)測損失的影響。我們用清晰的外殼對此進行測試，現(xiàn)在我們正在試驗CFD中的一些最新技術(shù)來預(yù)測攪動阻力?！?/span>

摩爾描述了XTRAC的類似的研究，“我們有一個完全清晰的變速器臺架，它可以在轉(zhuǎn)彎和制動時全速運轉(zhuǎn)，以真正優(yōu)化變速器的油位，從而使攪動量降至最低?！边M一步積極的潤滑油管理是可能的。路德維希說，大陸已經(jīng)建立了一個帶有自己的電動泵和過濾器的傳動潤滑系統(tǒng)。摩爾說：“對這種方法的需求正在增加。我們真的認為潤滑油系統(tǒng)需要一些壓力。這顯然更復(fù)雜，但效率提升的效果很好?！?/span>

 增加轉(zhuǎn)速

從飛濺潤滑向加壓潤滑的轉(zhuǎn)變將被更高的電機速度的趨勢所推動。

路德維希指出：“目前，我們正在討論一些預(yù)開發(fā)項目，該項目的電機轉(zhuǎn)速將顯著超過20,000 rpm，我認為一些電機正在實驗室運行，轉(zhuǎn)速為3萬至3.5萬轉(zhuǎn)?！?他補充稱，這樣一臺電機或其齒輪的突然鎖死可能會令人討厭。他解釋說：“轉(zhuǎn)速越高，風險就越高，這確實是驅(qū)動對可控潤滑的需求。你必須確保潤滑是有效的，如果你只依靠被動潤滑，你就無法控制它，也就不知道發(fā)生了什么。”

“提高電機速度的動力來自于對效率的整體追求，因為更高的速度可以使體積較小的電機上提供(與大的電機)相同的功率和扭矩，節(jié)省重量、材料和成本，以及使安裝更容易。缺點是，更高的輸入速度會給下游動力系統(tǒng)的其他部分帶來問題?！?謝波德說：“你在處理高速齒輪嚙合，或者如果你想用多個速比來實現(xiàn)它，那么你就有了一個更復(fù)雜的齒輪系統(tǒng)來控制?！?/span>

路德維希繼續(xù)說：“你需要更多的重量和能量來驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)，需要更復(fù)雜的傳動控制，所以你必須把這些與從電機方面所獲得的好處進行比較。” 如今，大多數(shù)電動汽車都依賴于電機和車輪之間的一個固定傳動比。這一共識可能很快就會被推翻，因為多速變速器可以幫助減少電機的大小和保持性能，同時在一個更有效的運行區(qū)域運行。路德維希預(yù)測說：“我們看到浪潮來了?！?/span>

路德維希補充說：“我們已經(jīng)在和客戶討論2速的方案，有些人要求3速解決方案?！?市場需求首先出現(xiàn)在運動型電動汽車的開發(fā)中，在這種情況下，固定速比很難平衡電機效率水平與轉(zhuǎn)矩和速度指標之間的關(guān)系。

與之形成對比的是，謝波德說，DSD認為重型電動汽車(如卡車)對多速傳動系統(tǒng)的需求最多，它們有自己棘手的扭矩和速度要求。他補充說：“設(shè)計一種寬速度范圍的電機會損害其峰值效率。作為一名電機設(shè)計師和一名電力電子工程師，使用多速技術(shù)可以幫助您在較小的范圍內(nèi)集中精力進行操作。如果你使用一個特定的電機，并使用一個多速比的變速器，就可以在一個驅(qū)動周期內(nèi)提高效率。”

“ 今天，雙離合器變速器被廣泛認為是多速電動汽車的最佳選擇，盡管從長遠來看，可能會出現(xiàn)更多奇怪的選擇?！?路德維希透露，“我們正在對所謂的磁傳動進行深入的研究?！?他描述了在電子控制下啟動的帶有可變數(shù)量轉(zhuǎn)子和定子極的電機。路德維希補充道：“我們還可以在現(xiàn)有的電機上添加一種電磁變速器，在那里，我可以用不同的磁鐵進行電子換檔，這些磁鐵被激活和停用，第一批原型正在實驗室運行。我認為這是一個重大的技術(shù)變化?！?/span>