新能源汽車的快速發(fā)展對變速器行業(yè)帶來負面沖擊。由于純電動和串聯(lián)式混動目前多使用單級減速器，單價多在 1000-2000 元之間，遠低于 AT/DCT 等動輒 8000-10000 元的單價。本報告則重點論述了未來純電動車變速器多擋化的確定性趨勢，純電動車變速器的單車價值量有望大幅提升。

1.1 為什么純電動車發(fā)展初期普遍使用單級減速器

1.1.1 為什么傳統(tǒng)燃油車必須使用多擋變速器？

燃油車靠發(fā)動機驅(qū)動，發(fā)動機合理轉(zhuǎn)速區(qū)間較窄，因此需要依靠變速器來擴大驅(qū)動輪扭矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，來滿足各種不同工況的要求，同時讓車輛具備怠速和倒車的功能。

汽車發(fā)動機是依靠油氣混合物爆燃產(chǎn)生的力量推動活塞，然后驅(qū)動曲軸旋轉(zhuǎn)進行工作的。隨著轉(zhuǎn)速的增加，發(fā)動機的輸出轉(zhuǎn)矩會先增加再減少，在中間轉(zhuǎn)速附近達到最大值，在其他轉(zhuǎn)速范圍下輸出轉(zhuǎn)矩較低；輸出功率也隨著轉(zhuǎn)速的增加而先增后減，但是在某一高轉(zhuǎn)速下達到最大值，在其他轉(zhuǎn)速范圍下輸出功率較低。這使得發(fā)動機只有在有限的合理轉(zhuǎn)速區(qū)間內(nèi)，才能輸出理想的轉(zhuǎn)矩和功率。汽油發(fā)動機合理轉(zhuǎn)速范圍較窄，一般在1000-4000rpm 左右。

發(fā)動機上述特性可以用發(fā)動機外特性曲線描述。外特性是衡量發(fā)動機性能的決定性因素：通過功率來衡量車輛獲取最高速度的能力，通過扭矩來評價發(fā)動機加速、負載能力。發(fā)動機外特性曲線包括三個參數(shù)：轉(zhuǎn)速、功率、扭矩。三者存在物理關系：P=MN/9550。其中 P 為功率（kw）、M 為扭矩（Nm）、N 為轉(zhuǎn)速（rpm）。

圖 1 為途觀 1.4TSI 的發(fā)動機外特性曲線，其中紅線體現(xiàn)了發(fā)動機輸出功率與轉(zhuǎn)速的關系，當轉(zhuǎn)速為 0 至 4500rpm 左右時，輸出功率隨轉(zhuǎn)速的增加而增加，當轉(zhuǎn)速為 4500rpm 至 6000rpm 時，輸出功率達到頂峰，約 110kw，當轉(zhuǎn)速超過 6000rpm 后，功率逐漸下降；藍線體現(xiàn)了發(fā)動機輸出扭矩與轉(zhuǎn)速的關系，當轉(zhuǎn)速為 0 至 1500rpm 左右時，扭矩隨著轉(zhuǎn)速的增加而增加，當轉(zhuǎn)速為 1500rpm 至 3500rpm 時，輸出扭矩達到頂峰，為 250Nm，轉(zhuǎn)速超過 3500rpm 后，扭矩則逐漸下降。

多擋變速器的工作原理：多擋變速器種類繁多，但是實現(xiàn)變速的原理是一樣的。以手動多擋變速器為例，介紹一下多擋變速器的工作原理。如圖 2 所示，發(fā)動機輸入軸（綠色）將動力傳輸至主動軸（紅色），主動軸上的紅色齒輪與動力輸出軸上的藍色齒輪相嚙合。通過換擋叉操縱同步器讓動力輸入軸和動力輸出軸上不同齒比的齒輪嚙合，改變傳動比實現(xiàn)換擋，并將動力傳遞到動力輸出軸。

整個換擋操作可以改變傳動比，減小扭矩提高轉(zhuǎn)速，或者增大扭矩減小轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)變速的目的。圖 2 中的變速器一共有五個前進擋和一個倒擋，每個擋位都有不同傳動比，相當于不同的紅色齒輪與藍色齒輪的嚙合能產(chǎn)生不同的轉(zhuǎn)速，低速行駛時用低傳動比（3 擋及以下），動力輸出軸轉(zhuǎn)速低于發(fā)動機轉(zhuǎn)速，根據(jù)公式 P=FV，可獲得更大的驅(qū)動力，高速行駛時用高傳動比（4 擋及以上），動力輸出軸轉(zhuǎn)速高于發(fā)動機轉(zhuǎn)速，降低牽引力獲得更高速度。

多擋變速器可以起到以下 3 方面作用：

①改變傳動比，擴大驅(qū)動輪扭矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍，以適應不同的行駛條件，同時使發(fā)動機在有利（功率較高或油耗較低）的工況下工作。發(fā)動機工作特性為轉(zhuǎn)速過低則輸出扭矩太小，轉(zhuǎn)速過高則效率太低，合理轉(zhuǎn)速區(qū)間較窄（一般在 1000-4000rpm 之間），所以燃油車需要通過變速器來調(diào)整傳動比，擴大驅(qū)動輪扭矩和轉(zhuǎn)速的變化范圍（驅(qū)動輪是為車輛行駛提供驅(qū)動力、輸出功率和扭矩的車輪，輸出由發(fā)動機提供、經(jīng)動力傳遞系統(tǒng)傳遞的動力），以適應不斷變化的行駛條件，同時使發(fā)動機在有利（功率較高或油耗較低）的工況下工作。

多擋變速器的每個擋位都有不同的傳動比。具體地說，擋位越低，傳動比越大，牽引力越大，車速越低；擋位越高，傳動比越小，牽引力也越小，車速越高。所以當汽車啟動時，使用 1 擋，利用高傳動比使發(fā)動機在低轉(zhuǎn)速時就能產(chǎn)生較大的牽引力，從而拖動汽車起步；此后，通過踩油門，使車速上升到一定水平后，換入 2 擋，使驅(qū)動輪輸出牽引力減小，而車速提升；當車速達到某一更高水平后，可以進一步使用更高擋位，汽車牽引力更小，而車速更高，如此類推。這樣就保證了發(fā)動機無論是低速行駛還是高速行駛都保持在一定的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)。

②通過變速器實現(xiàn)怠速：雖然發(fā)動機可以通過熄火切斷動力，但實際中發(fā)動機反復多次啟動會增加損耗，并且頻繁的啟停比短暫的怠速更耗油，所以還是要依靠變速器實現(xiàn)駕駛過程中的動力切斷。變速箱掛到空擋位置，發(fā)動機的動力不再傳遞至車輪，中斷動力的同時也能維持車輛其他部件的正常工作。

③通過變速器實現(xiàn)倒車：由于大多數(shù)內(nèi)燃機無法反向旋轉(zhuǎn)，因此需要變速器的反轉(zhuǎn)實現(xiàn)倒車。如圖 2 所示，當汽車掛前進擋時，主動軸與動力輸出軸上對應的齒輪嚙合，使動力輸出軸與主動軸反向轉(zhuǎn)動，與發(fā)動機帶動的動力輸入軸同向轉(zhuǎn)動，使車輛前進；而汽車的倒擋則在主動軸與動力輸出軸對應的齒輪之間增設了一個中間齒輪，這使得動力輸出軸可以與主動軸同向轉(zhuǎn)動，與發(fā)動機反向轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)倒車。

1.1.2 為什么純電動汽車可以不使用多擋變速器？

車輛由于工作特性要求需要動力源在低速時輸出大扭矩，高速時輸出恒功率，傳統(tǒng)內(nèi)燃機輸出特性無法與車輛需求直接匹配，需要匹配一個多擋變速器在不同工況下改變傳動比來滿足車輛不同的車速和扭矩的需求。

但是對于純電動汽車而言，由于電機具有與傳統(tǒng)內(nèi)燃機不同的工作特性，在低速時能夠輸出大扭矩，高速時能夠輸出恒功率，具有很寬的合理轉(zhuǎn)速范圍，因此電機特性基本與車輛需求吻合，電機自身就自帶變速器的屬性，電動車無需使用多擋變速器。

電機動力輸出特性曲線如圖 3 所示，電機的轉(zhuǎn)速范圍包括恒扭矩區(qū)域和恒功率區(qū)域，當轉(zhuǎn)速在恒扭矩區(qū)域時，電機能穩(wěn)定輸出最高扭矩，當電機轉(zhuǎn)速在恒功率區(qū)域時，電機穩(wěn)定輸出其最大功率。電機在較低的轉(zhuǎn)速下就可以輸出最大扭矩，滿足啟動和爬坡需求，另外其合理轉(zhuǎn)速范圍非常寬，為 0-10000rpm 以上，這使其僅通過改變轉(zhuǎn)速就能滿足各種行駛情況的需求，且能耗較低。而車輛的動力切斷和倒車功能可以通過改變電流來實現(xiàn)。電機的這些特點讓電動車不采用多擋變速器也可以正常工作。

? 單級減速器的工作原理：

如圖 4 所示，牽引電機將高速運轉(zhuǎn)的動力由 A 傳入減速器，經(jīng)過一個固定齒比的齒輪組減速增扭，將動力由 B 傳向驅(qū)動軸。輸入軸上的齒輪與輸出軸上的齒輪之間設置了一個中間齒輪，由此可以減輕由于輸入輸出的速差過大而給齒輪帶來的磨損。單級減速器只有一個固定齒比，意味著車速與電機轉(zhuǎn)速之間的比值固定不變。

1.1.3 為什么目前純電動車普遍使用單級減速器？

①單級減速器的作用在于將電機的轉(zhuǎn)速降為與車輪適配的轉(zhuǎn)速。車輪轉(zhuǎn)速常用區(qū)間是0rpm（起步）到 1000rpm（車速 100km/h 左右），特別是城市里常有的 50km/h 的車速（對應輪速 500rpm），而電機的轉(zhuǎn)速范圍很廣，也很高，普遍達到 7000rpm 到 10000rpm 以上，減速器將電機的轉(zhuǎn)速降低，并將動力傳遞到車輪上，使車輪獲得適用于正常行駛的轉(zhuǎn)速。另外，電動車啟動時，單級減速器擴大了輸出軸的扭矩，幫助電動車克服靜摩擦力。

②安裝減速器可減速增扭，從而降低對電機性能的要求，降低電機成本，從而提升純電動車驅(qū)動系統(tǒng)的性價比。一般電機本身轉(zhuǎn)速很高，轉(zhuǎn)矩很小，如果電動車不安裝變速器，那么需要選用一款大扭矩的電機以滿足汽車在啟動、爬坡時的大扭矩需求，而汽車絕大部分時間是在平路行駛，啟動和爬坡的時間比較少，如果采用大扭矩電機，在一定程度上浪費了電機的性能。變速器可以降速增扭，一款低扭矩的電機搭配減速器就可以輸出較高扭矩，不需要使用大扭矩高價格的電機。在相同的性能要求下，這種帶減速器方案比不帶減速器的方案的驅(qū)動系統(tǒng)重量輕且電機成本大幅降低，提高了純電動車驅(qū)動系統(tǒng)的整體性價比。

③主機廠為了節(jié)省變速箱成本，選擇搭配單級減速器。與傳統(tǒng)燃油車相比，電動車的成本結構和燃油車主要差別在電池、電機、電控三大件上，電池占據(jù)一輛電動車 40-50%的成本，電控和電機占 10%-20%左右的成本，而傳統(tǒng)燃油車動力總成系統(tǒng)只占總成本的 15%，其他方面的成本結構與燃油車相差不大，因此電動車三大件造成其整體成本高于燃油車，且電動車導入期規(guī)模較小規(guī)模經(jīng)濟性尚未凸顯，因此電動車盈利較差，主機廠面臨較大的成本壓力，相比于單級減速器，使用兩擋變速器的成本增加約 1000-3000 元，在這種情況下更傾向于使用單級減速器。④單級減速器結構簡單，有利于提高傳動效率，便于整車布置及維護。單級減速器只有一組減速齒輪，沒有換擋結構，這種簡單的結構不僅有利于提高傳動效率，其體積與質(zhì)量也較多擋變速器小，更便于整車的布置及維護。而兩擋或多擋變速器增加了換擋裝置，結構更復雜，傳動效率也相對較低。

⑤電動車興起之初，電動車多擋變速器的技術和產(chǎn)業(yè)鏈還不成熟。相對于傳統(tǒng)燃油車所用的變速器，雖然電動車的多擋變速器擋位更少，但由于要與高速電機適配，為了保證減速器在高速、無冷卻、長時間持續(xù)運行，對廠家的設計和制造水平要求較高，電動車興起之初，專門用于電動車的多擋變速器的技術和產(chǎn)業(yè)鏈還不成熟。比如，特斯拉 Roadster最初計劃采用180kW 電機搭配兩擋變速器，但自行開發(fā)的兩擋變速器質(zhì)量存在問題，只能采用單級減速器。

1.2 純電動汽車變速器多擋化為確定性趨勢

隨著電動車持續(xù)快速發(fā)展，之前被忽視的單級減速器的缺點逐漸被重視起來。在電動車興起之初，大多數(shù)主機廠的首要目標更多放在如何提升續(xù)航里程、縮短充電時間、進一步壓縮成本等上面，單級減速器的缺點被戰(zhàn)略性地忽視了。但是如果電動車想要更好地和燃油車競爭，各方面性能必須進一步完善，包括提升能耗效率、續(xù)航里程、安全性、使用便利性（快充電樁、換電池等），之前不太被關注的單級減速器的缺點，逐步會被重視起來。

1.2.1 單級減速器缺點主要有以下 3 點

①單級減速器無法兼顧電機在低速起步和高速行駛兩大工況的高效運行，電機使用效率偏低。如圖 7 所示，藍色區(qū)域為電機的低效率區(qū)域（70%-90%），紅色區(qū)域為高效率區(qū)域（90%-93%）。在起步階段，電機轉(zhuǎn)速較低，為避免藍色區(qū)域，需要變速器提高電機轉(zhuǎn)速到紅色區(qū)域；而在高速行駛階段，電機轉(zhuǎn)速較高，為避免藍色區(qū)域，則需要變速器降低電機轉(zhuǎn)速到紅色區(qū)域。而單級減速器無法兼顧起步和高速行駛兩大工況的高效運行。單級減速器的傳動比是固定的，該傳動方式工況適應性差，不能根據(jù)不同的路況調(diào)整電機的轉(zhuǎn)速，使驅(qū)動電機無法長時間工作在高效率區(qū)域內(nèi)（即圖 7 中紅色區(qū)域），這也是導致純電動車續(xù)航里程短的重要原因之一。

②動力性能方面，高速行駛時，加速乏力。單級減速器只有一個固定齒比，只能依靠電機轉(zhuǎn)速的上升來提高車速，而電機在轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)有恒扭矩區(qū)域和恒功率區(qū)域，當汽車剛起步時，電機輸出轉(zhuǎn)矩最大，且在轉(zhuǎn)速進入恒功率區(qū)域前保持不變，此時加速性能最好。但當電動汽車高速行駛時，電動機進入恒功率區(qū)間，扭矩不在最佳輸出區(qū)間，且隨著轉(zhuǎn)速的增加而下降，此時汽車的加速能力受限。（可參照電機動力輸出特性曲線。）

③單級減速器方案相對于兩擋變速器方案對電機的要求明顯更高，需要電機有更高的功率和最高轉(zhuǎn)速。雖然單級減速器方案可以通過提高電機性能（采用大功率大扭矩電機）來彌補部分缺陷，但是使用更高功率的電機會使電機成本和能耗上升。比如特斯拉Roadster 最初計劃采用 180kW 的電機搭配兩擋變速器，但自行開發(fā)的兩擋變速器質(zhì)量存在問題，只能采用單級減速器，為了保持相同的性能，采用了 240KW 的電機。但是電機功率的提升，也導致電機成本、能耗上升，并且對電機能耗和再加速能力的改善有限。圖 8 反映了某純電動轎車基于相同的駕駛性能目標下，不同方案對于電機性能的要求。其中，藍線表示單級減速器方案的電機扭矩和轉(zhuǎn)速的關系，最大轉(zhuǎn)速為 11000rpm，最大扭矩為 300Nm。紅線表示多擋變速器的電機扭矩和轉(zhuǎn)速關系，最大轉(zhuǎn)速僅需 8000rpm，最大扭矩不到 250Nm。單級減速器方案相對于兩擋變速器方案對電機的要求明顯更高。

1.2.2 使用多擋變速器后在性能層面和成本層面均有優(yōu)勢

單級減速器的以上缺點產(chǎn)生的核心原因在于單級減速器只有一個固定齒比，只能通過提高電機轉(zhuǎn)速使車輛高速運行，而轉(zhuǎn)速提高會導致電機效率和轉(zhuǎn)矩下降，而如果采用多擋變速器可以有效避免這種問題。目前電動汽車逐步由目前低端產(chǎn)品向上升級換代，用戶對性能、效率和續(xù)航里程的追求以及對重量和成本的敏感度降低，變速器多擋化應該是電動汽車傳動系統(tǒng)未來的發(fā)展趨勢。

? 多擋變速器在性能層面、成本層面、舒適性層面均具有一定優(yōu)勢：①性能層面：多擋變速器可以提升電機工作效率和汽車的動力性能。

多擋變速器可以提升電機工作效率。根據(jù)論文《多擋電驅(qū)動系統(tǒng)經(jīng)濟性分析》（朱波;李宇航;張農(nóng);王金橋;汪躍中;多擋電驅(qū)動系統(tǒng)經(jīng)濟性分析［J］;汽車工程師;2018（6）：34-37）中的數(shù)據(jù)，當汽車中高速運行時，使用單級減速器的電機工作效率從 90%-93%隨著車速的提升逐漸下降到 80%以下，而以兩擋行駛則仍然使電機工作效率維持在 90%以上。如圖9 所示，在 2 條曲線交點（換擋點）的左邊，電動汽車以 1 擋行駛將比以 2 擋行駛有更高的電動機效率。同時，在換擋點的右邊，電動汽車以 2 擋行駛將比以 1 擋行駛有更高的電動機效率。因此，為了使電動機獲得最大的運行效率，在換擋點的左邊時汽車應以 1 擋行駛，在換擋點的右邊時汽車應以 2 擋行駛。

多擋變速器可以降低對電機性能要求，不像單級減速器要求電機有較大的儲備功率。多擋變速器能夠維持電動機處于最高效率的工作水平，達到動力輸出的最優(yōu)化，在同樣的輸出要求下兩擋變速器只需匹配更小功率的電機即可，不需要使用 18000rpm 以上的高性能電機就能使電動車的最大車速達到 200km/h 甚至是 250km/h。

動力性能層面：多擋變速器可以使電動車具有更高的最高車速和加速性能。電動車為了獲得起步時較大的扭矩，需要較大的減速比以便把電機輸出的扭矩放大以驅(qū)動汽車，一般單級減速器的減速比在 8-10 之間，但是較大的減速比同時意味著最高車速不會太高。如圖 10 所示，比如采用最高轉(zhuǎn)速 12000rpm 的電機，減速比為 9.5 的單級減速器時，其對應的最高車速約 135km/h。而采用兩擋變速器，其一擋速比可以更高（從 9.5 提升至 14.8），起步時扭矩更大，加速性能更好；二擋速比 5.05，在車速上來后，可從一擋切換到二擋，這樣就不需要電機持續(xù)提高轉(zhuǎn)速來使車速提高，并且切換到二擋之后可以擁有更高的扭矩，有更高的最高車速及加速性能。

②成本層面：采用兩擋變速器雖然使得變速器的成本提升 1000-3000 元，但是可以使得電機成本和電池成本下降，并且使百公里用電量降低，用電成本降低，從全生命周期角度來看，使用兩擋變速器將使得電動車全生命周期成本下降。上文詳細論述了，多擋變速器可以降低對電機性能要求，不像單級減速器要求電機有較大的儲備功率，只需要配置一個體積重量更小、功率更低的電機就可以滿足整車的動力性能要求，電機的成本從而下降。

多擋變速器可以降低電耗，提升電動車的續(xù)航能力。當續(xù)航里程要求不變的情況下，可降低對電池容量的要求，降低電池成本。《采用單級減速器和兩擋變速器的純電動轎車性能對比研究》（作者：一汽技術中心，劉健康）這篇論文中以某款純電動轎車為研究對象，根據(jù)整車性能指標，分別針對單級減速器和兩擋變速器方案，對其動力總成參數(shù)進行匹配；基于 AVL CRUISE 和 MATLAB/SIMULINK 軟件平臺，搭建整車動力性經(jīng)濟性仿真模型和控制策略模型，對兩種方案的動力性經(jīng)濟性進行仿真，發(fā)現(xiàn)在 NEDC 工況下兩擋變速器方案電耗比單級減速器方案低 2.8%，WLTC 工況下電耗低 3.1%，US06 工況下電耗低 2.5%。

③舒適性層面：多擋變速器通過在高車速時降低電機的工作轉(zhuǎn)速，改善整車的 NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度，這是衡量汽車用戶舒適性的指標）。

如圖 10 所示，如果采用一擋電橋，車輛時速達到 120 公里時，電機轉(zhuǎn)速接近 12000 轉(zhuǎn)，而采用兩擋電橋，車輛時速達到 210 公里時，電機轉(zhuǎn)速只有 7600 轉(zhuǎn)，這可以明顯減輕電機高轉(zhuǎn)速產(chǎn)生的噪音。

1.3 多擋變速器已經(jīng)開始商業(yè)化推廣

1.3.1 目前多家廠商競相發(fā)布多擋變速器，開始在電動車上推廣，以兩擋變速器為主

由于電機的能耗變化沒有發(fā)動機那么大，所以不需要如燃油車變速器采用 6-10 個擋位盡可能地匹配發(fā)動機的工況。綜合成本與性能考慮，目前電動車多擋變速器主要以兩擋變速器為主。隨著電動車技術的發(fā)展，整車和零部件廠商競相發(fā)布多擋變速器，開始在電動車上推廣。吉凱恩、博世、舍佛勒、格特拉克等都已發(fā)布兩擋變速器。2019 年保時捷首款純電動汽車 Taycan 在國內(nèi)正式銷售，搭載 2 擋變速器。長安 CS75 PHEV、長城 P8 等混動車型搭載了 2 擋變速器。

1.3.2 純電動汽車兩擋減速器的四種技術路線以及發(fā)展趨勢

目前純電動車汽車兩擋變速器主要有同步器換擋、單離合器結構、雙離合器結構、行星齒輪結構四種技術路線。

同步器換擋結構精簡小巧、技術成熟、傳動效率高，但換擋時存在動力中斷，目前只有混合動力的寶馬 i8 將其應用在前軸純電驅(qū)動系統(tǒng)中，與后軸發(fā)動機驅(qū)動系統(tǒng)配合使用。其他三種技術路徑可以解決換擋動力中斷的問題，其中單離合器結構體積較大、質(zhì)量較重，適合應用在大型純電動汽車上面，目前 GKN 公司推出了該類產(chǎn)品，但還未有具體車型使用此技術。雙離合器的制造和研發(fā)難度較低，在混合動力變速器中應用較多，但是在工作中散熱性較差，故障率較高。目前還沒有廠家推出純電動車的雙離合結構變速器產(chǎn)品。

行星齒輪結構有結構緊湊、抗沖擊能力強、傳動比大、傳動效率高的優(yōu)點，但是結構復雜、制造和安裝也較困難。目前舍費勒采用此技術，并已應用于長安 CS75 PHEV 和長城 P8 等混動車型上，另外保時捷自主研發(fā)的行星齒輪結構變速器也已應用于其純電動汽車 Taycan 上。綜合來看，行星齒輪結構具有其他結構沒有的諸多優(yōu)點，隨著技術的發(fā)展和大規(guī)模量產(chǎn)，其制造難度大和成本高的問題也有望解決，且目前已應用于具體車型上，有望在未來成為技術主流。

①同步器換擋（AMT） 目前電動汽車的 AMT 變速器都是將變速器、主減速器和差速器進行一體化設計，如圖 11 所示，同步器換擋的兩擋變速器由輸入軸、中間軸、輸出軸、差速器、一擋齒輪組、二擋齒輪組、主減速齒輪組和同步器組成。其中輸入軸與電機連接，軸上布置一擋和二擋的主動齒輪；中間軸布置一擋和二擋的從動齒輪，以及主減速主動齒輪；主減速從動齒輪與主減速主動齒輪嚙合，將中間軸輸出的速度進行固定比例的減速；差速器使左右車輪能在汽車拐彎時進行差速行駛；同步器布置于中間軸兩從動齒輪之間，有的結構也將同步器布置在輸入軸上。通過控制同步器的左右移動讓不同擋位的從動齒輪與中間軸同步轉(zhuǎn)速，實現(xiàn)不同擋位的切換，從而使變速器以不同傳動比輸出動力。

目前此種技術較為成熟，國內(nèi)使用此技術的廠家包括中科深江、江蘇金潤等，國外的生產(chǎn)廠家有 GKN、格特拉克。最大的缺點就是換擋時存在動力中斷。但是同步器換擋的兩擋變速器相較于單級減速器的結構僅多出一套齒輪組、一套同步器及其執(zhí)行機構，從結構的簡易程度和成本考慮，為目前兩擋變速器的最優(yōu)方案。

②單離合器結構單離合器換擋的兩擋變速器具有兩個分開的離合器，分別控制兩個擋位的動力輸入。這種兩擋變速器由輸入軸、中間軸、差速器、一擋齒輪組、二擋齒輪組、兩個主減速齒輪組和兩個離合器組成，如圖 12 所示。齒輪 1 分別做一擋和二擋的主動齒輪，一擋從動齒輪與中間軸 1 相接，中間軸與離合器 C1 內(nèi)轂連接，一擋主減速主動齒輪與離合器 C1 外轂連接。二擋從動齒輪與中間軸 2 相接，中間軸 2 與離合器 C1 內(nèi)轂連接，二擋主減速主動齒輪與離合器 C2 外轂連接。掛一擋時，離合器 C1 接合、C2 分離，實現(xiàn)一擋動力的傳輸。掛二擋時，離合器 C2 接合、C1 分離，實現(xiàn)二擋動力的傳輸。采用兩個單離合器進行換擋，離合器的分離與接合平順，可實現(xiàn)無動力中斷換擋，整車舒適性更好。但體積較大、質(zhì)量較重、成本較高，適用于大型電動汽車。

③雙離合器結構雙離合器換擋的兩擋變速器主要零部件為一個雙離合器機構。發(fā)動機與雙離合器的外轂連接，一擋主動齒輪和外輸入軸連接，二擋齒輪和內(nèi)輸入軸連接。一二擋從動齒輪均固定在中間軸上。若汽車的 1 擋運行，此時離合器 C1 處于結合狀態(tài)，C2處于分離狀態(tài)。當汽車達到 1 擋升 2 擋的換擋點時，離合器 C1 開始分離，C2 開始結合，直到 C1 完全分離，C2 完全結合，換擋操作結束。同理，若 2 擋降為 1 擋，此時離合器C2 分離，C1 結合。這種兩擋變速器在內(nèi)外輸入軸上分別只有一個擋位，所以沒有同步器，結構相對簡單，重量較輕。

④行星齒輪結構其結構主要包括太陽輪、行星輪、行星架、齒圈、離合器和制動器。其中，電機輸入軸與行星齒輪機構的太陽輪連接，行星輪與太陽輪嚙合并與行星架相接，行星架同輸出軸連接。離合器的內(nèi)轂位于輸入軸，外轂與行星架連接；制動器一端連接箱體，一端連接齒圈，用于制動齒圈。當離合器打開，制動器關閉時，電機的動力傳遞到太陽輪，太陽輪帶動行星齒輪的轉(zhuǎn)動，但由于齒圈已被制動器固定，所以行星架被行星齒輪帶動旋轉(zhuǎn)，將動力傳遞到輸出軸，此時變速器處于 1 擋。當離合器關閉，制動器打開時，離合器將行星齒輪機構的太陽輪和行星架連接為一個整體，行星輪系整體轉(zhuǎn)動帶動輸出軸，此時變速器處于 2 擋。傳動比為 1，也即 2 擋位直接擋。當離合器打開，制動器關閉時，電機反向旋轉(zhuǎn)，實現(xiàn)整車倒車行駛。這種技術目前相對成熟，結構緊湊、換擋平順，舍弗勒的兩擋變速器就采用此技術，但加工工藝復雜，成本較高。

1.3.3 未來是否還會使用三擋或者四擋變速器？

增加變速器的擋位可以使純電動車擁有更強的爬坡能力、更低的能耗、更遠的續(xù)航能力， 中長期來看，部分高端純電動車變速器可能會往三擋或者四擋變速器方向發(fā)展。

在《純電動車用 4DCT&4AMT 技術分析》（郭軍敬。純電動車用 4DCT&4AMT 技術分析［J］。汽車制造業(yè).2019（12）：34-36.）這篇論文中，對純電動車用的 4 擋變速器展開了研究。

增加變速器擋位可以提升純電動車的爬坡能力。圖 15 顯示，同樣的功率下，不同坡度，車速明顯不同，而最大爬坡度對應的車速與水平路面對應的車速相差 4 倍左右，四擋變速器通過增加擋位設置，能進一步增加車輪與電機間的轉(zhuǎn)速比，提升電動車爬坡能力。

在爬坡能力或載重能力相同的條件下，相比于單級減速器，使用 4DCT 的純電動車百公里電耗會可下降 22%～26%，電機功率會下降 35%，如果帶電量不變，那么續(xù)航能力可提 升 20%以上。

在低速段急加速，4DCT 加速性能優(yōu)勢明顯，但到了中途急加速段，4DCT 升入更高擋位，加速性能處于劣勢。圖 16 反映了某純電動車搭載不同種類變速器的加速時間對比。從 0加速到 50km/h 和從 0 加速到 80km/h 時，電動車搭載 4 擋變速器所用時間更短。從 0 加速到 100km/h，從 50km/h 到 80km/h，從 50 km/h 到 100km/h，電動車搭載單級減速器所用時間更短，原因是 4 擋減速器在換擋時需要耗費時間。

審核編輯 ：李倩