目前宝马公司的变速器混合动力系统的设置
1—配有双涡轮增压器的V8汽油发动机可产生650 Nm的转矩
2—可产生210 Nm转矩的电机
3—8挡自动变速器
4—高电压电子元件
5—与汽车行李箱内电池连接的高压电缆

在电动汽车和混合动力电动汽车中，目前大多采用的是单速传动系统，但专家们认为，增加速比会带来很多优点，多挡变速器将在未来大有空间。那么，供应商们是否为电动汽车和混合动力汽车的变速器做好了全面的准备呢？

单速传动系统已被广泛采用

目前，安装在电动汽车内的变速器，大部分都是单速传动系统，比如异国风情的Tesla Roadster电动汽车，到家庭用日产Leaf电动汽车和适合于城镇使用的Smart Fortwo Ed.智能电动汽车，采用的都是单速传动系统。

鉴于电机起动后可立即达到全转矩水平，因此，我们一般认为，第一批生产的电动汽车适合于使用单一的加速器。虽然本田的CR-Z具有赛车的特点，配有6挡手动变速器，但其他市场上的车型大部分都属于大众化市场的混合动力汽车，例如本田Insight和丰田Prius，都不涉及CTV无级变速器，因而使他们的精细化和灵活性受到了一定的限制。

然而，对于更复杂的需求来说，在为日益发展的电动汽车和混合动力汽车开发变速器的时候，需要越来越多地考虑到缺少驾驶经验和更好地管理电池等各方面因素，因而，各个厂商开发的各式各样的多挡变速器即将投入生产。

图1 Getrag公司的2eDT100变速器单元。德国的一级供应商正在与戴姆勒公司合作开发Smart智能电动汽车

多挡变速器崭露头角

“多挡变速器可以改进起动性能并提高车辆的最高速度，”博格华纳公司的研究和技术部副总裁William Kelley先生说，“电池的节约量确实只能由OEM厂商以车辆的水平进行量化，然而变速器的效率则是能够帮助优化电池能源效率和成本的关键因素。多挡变速器还能够使电机和发电机在更高的效率范围内运行。”

博格华纳公司的eDrive项目取得了很成功的进展，该公司开发的单速变速器早已应用于福特Transit Connect电动汽车、Tesla Roadster电动汽车和CODA轿车上，现在，在其单速eGearDrive变速器的基础上，他们又开发了一种三速变速器，不久将在Proerra EcoRide BE35电动公共汽车上首次亮相。

Getrag公司的Smart Fortwo BEV示范电动汽车配有双速变速器，与单速变速器相比，这样的一种设置，既可以提升电池的效率，又可以缩小电池尺寸，也适合于使用一台较小的电机，整体上，其能源效益提高了8%，而且性能也更加优越。

图2 Getrag公司的1eDT160系统，可使车辆转变成中度混合动力汽车或全混合动力汽车

与此同时，英国的供应商Zeroshift公司准备开始对其电动汽车的AMT（机械自动变速器）进行装车试验，他们已经在模拟试验中验证了AMT可以多获取10%的效率，总体上多速比可以使电机峰值效率达到更高的驱动周期，而且他们确信，三速比优于双速比，在大部分应用领域中，四速比将是最好的。Zeroshift公司还为混合动力汽车开发了一种8挡AMT。

在电动汽车和混合动力电动汽车中增加速比的优点包括：牵引电机的效率更高，起动性能与可达到的最高速度之间的平衡性更好；效率的提高扩大了汽车的行驶范围；由于电机能以较低的速度旋转运行，因而NVH性能也有所提高。

图3 Zeroshift公司开始对其电动汽车AMT进行装车试验

哪种变速器更适合？

FEV公司认为，AMT的结构体系非常适合于在电动汽车和混合动力电动汽车中应用，因为其费用不贵，效率却很高。FEV公司目前正在与几家OEM厂商讨论AMT。

“AMT的惟一缺点是扭力中断问题，导致换挡效果不好，不过通过主动的同步化换挡可以消除颠簸的现象，减少换挡时间并充实转矩。” FEV公司负责该项目的总工程师Kiran Govindswamy先生说。Zeroshift公司的MD Martin先生也同意这一观点，并补充说：“电动汽车至少需要两个变速挡，AMT是一种很好的方法，具有最好的成本效益，不会造成任何损耗。”

图4 舍弗勒公司的ACTIVE eDRIVE主动式电子传动系统，处于该公司全新四轮驱动、电池式电动汽车技术示范产品的中心阶段，并使其首次在今年的法兰克福汽车展览会上展出

博格华纳公司却有着不同的观点，他们认为普通内燃机车辆的DCT（双离合变速器）更有优势。“在混合动力应用中，DCT没有扭力转换器，所以在再次起动过程中（在停止/起动模式状态下）可以让油泵中的油保持流动状态，使油泵快速起动，”Kelley先生解释说。“在电动汽车中，DCT具有很高的效率，其寄生损耗也很低，从而使换挡很方便，扭力不会中断。”

Getrag公司的总工程师Knoedel先生也表示：“关于成本方面，采用DCT具有较大的灵活性、较好的性能和较低的油耗。我们可以采用不同的布局可能性进行工作，既可以作为一套平行的混合动力系统，在内燃机与DCT之间采用电子电机，也可以作为转矩分离式混合动力系统，将电子电机直接附加到DCT之上，或作为转矩分离式混合动力系统，使电子电机与副齿轮组连接组合。我们可以使用一个预齿轮比例，也可以灵活地采用优化的比例，配合汽油发动机或柴油发动机的应用。”

图5 这一传动装置是专门为横向应用目的而设计的，FEV 7H-AMT混合动力汽车传动系上装有一台可解决扭力中断问题的电机

此外，还有更多的创新不断涌现。Zeroshift公司将其无离合器的AMT与阻尼器安装于齿轮毂和电子电机控制系统之中，并且从新的起动中产生了令人感兴趣的解决方案。Fallbrook公司正在从事一项名为“NuVinci”的多功能、简单、便宜和连续可变的行星齿轮的研究工作。这些研究都很令人期待。

平顺的换挡

最初安装在Tesla Roadster电动汽车上的双速变速器，由于可靠性存在缺点而被很快放弃，并被博格华纳公司的eGearDrive所代替。双速变速器的这一缺点也向公众显示了其在电动汽车变速器领域中所面临的挑战。在电机高速旋转运行的情况下，变速器不但需要具有足够的强度来应对峰值扭力，而且必须能够平顺地变换齿轮，不产生颠簸或振动。对于电动汽车来说，驾驶员所希望的感觉是无缝的、安静的和无法察觉的，因此，在离合器与电机控制系统之间的换挡瞬时转变需要采用非常平顺的连接方式。

FEV公司的Govindswamy先生指出：“对于变速器的混合动力汽车应用领域而言，关键的复杂情况是将停止—起动和校准结合在一起，优化所有的操作模式以及新型断开/起动离合器的设计。”

技术在快速发展，很多新公司为我们带来了新概念和新思想。例如，Antonov公司的工程师们为捷豹汽车开发了一种三速电动汽车动力换挡变速器，以及一种用于LimoGreen项目的双速变速器单元。荷兰Drivetrain Innovations公司是双速行星式AMT系统的推动者，这种AMT可发展成为电动汽车或平行式混合动力汽车的三速或四速变速器。
Vocis公司与Oerlikon Graziano公司合作进行着一套双速电动汽车变速器的试验，Prodrive公司正在从事将电力驱动装置融入到自动变速器之中的几个项目的研究。Rcardo公司的项目包括全新的结构体系以及从现有的DCT和AMT结构的基础上进行新的开发。德国采埃孚公司的8速全集成化电力传动系统已安装于奥迪A6和Q5混合动力汽车、宝马ActiveHybrid 7混合动力汽车之中。

随着各种电动和混合动力汽车市场的不断扩大，更多的变速器解决方案也将不断出现。可以肯定的是，今天被广泛采用的停止—前进—泊车式的单速传动系统仍将会继续在市场上出现，但不久之后将可能成为过时的产品。