变速器专修技师如何应对新能源汽车技术发展

◆文/北京 薛庆文

目前，大力发展新能源汽是汽车行业发展的趋势，2021年上半年我国新能源汽车保有量603万辆，占汽车总量的2.06%，其中纯电动汽车（EV）保有量493万辆，占新能源汽车总量的81.68%，插电混合动力汽车（PHEV）占比18%左右（图1）。从相关数据信息来看，纯电动汽车发展势头迅猛，且出现跨界生产现象，一些非传统汽车制造企业也纷纷加入造车队伍中来，这无疑更快速地推动了纯电动汽车发展的步伐。我国汽车售后维修企业是自2014年开始转型升级的，开始走品牌化、连锁化、专业化路线。其中所谓的专业化，就是系统维修项目更细分化分工或品牌专业化维修。比如，自动变速器专业维修、BBA（奔驰、宝马、奥迪）专修、单一品牌专修等，且在自动变速器专修领域又实现了更细致的专业化分工，如液力变矩器专业维修、液压阀体专业维修、电脑板专业维修等，这样更加体现汽修行业专业化的程度，即专业人做专业事。

图1 截至2021年上半年新能源汽车比例情况

随着市场结构的变化，新能源汽车的快速发展将会对自动变速器专修技术人员带来哪些影响呢？现阶段自动变速器专修技术还是更多地体现在机械元件方面的维修、液压系统方面的维修以及份额较小的电子元件（包括电脑板、线路故障）的故障维修。2020年全年整个全国市场自动变速器总的维修台数大概在60万台左右，涉及新能源变速器的可以说是微不足道，因此现阶段可能对整个自动变速器专修行业影响不大，但是随着市场新能源汽车增量的变化，未来5年或未来10年对市场影响就非常大了，因此提前掌握新能源汽车的维修技术势在必行。

做为自动变速器的专修群体关注更多的是新能源汽车还有没有变速器，确切的说是纯电动汽车还有没有变速器。接下来我们还是先聊一聊新能源汽车中的插电混合动力汽车，最后我们再看一下纯电动汽车。毋庸置疑插电混合动力汽车就是从传统普通混合动力汽车发展过来的，无非就是增加了外接充电功能，同时通过增加高压蓄电池的容量及电动机的传动功率，来提升纯电动（EV）续航里程。由于插电混合动力汽车仍然还保留着发动机，因此变速器一定是存在的，大家已经知道插电混合动力汽车属于新能源汽车范畴，所以插电混合动力汽车的变速器也叫新能源变速器。

一、插电混合动力汽车搭载变速器

目前插电混合动力汽车所搭载的变速器大部分都是在传统燃料汽车所配备的变速器基础上增加使用了电动机及高压控制系统，也就是在原来AT基础上、CVT基础上、DCT基础上实现的动力混合。还有一少部分插电混合动力汽车，就是单独开发的混动变速器。这样我们分别简单来认识和了解一下这几种类型的新能源变速器。

1.AT 基础混合动力汽车搭载变速器

首先我们看欧洲车型，奔驰、宝马、路虎、奥迪、保时捷等高端插电混合动力车型，它们都习惯使用在原来AT基础的变速器实现混动。最具代表性的就是德国著名的变速器制造商采埃孚，为宝马、奥迪、路虎、保时捷等车型量身定制了一款8AT与电动机及高压电控系统完美组合的混动变速器，图2所示为宝马530Le新能源变速器。它在原来8AT的前端安装使用一个永磁同步电动机，可以保留原来的液力变矩器也可以不保留液力变矩器，不过它一定会在发动机和电动机之间一定还会设计一组分离离合器，这样才可以实现纯电动EV模式（当发动机停止工作分离离合器将发动机和电动机断开）。

图2 宝马530Le型号是8P75HZ的新能源变速器（AT为基础）

2.CVT基础混合动力汽车搭载变速器

英菲尼迪QX60混动版（不带插电）车型，则是在原来CVT变速器基础上增加使用一个电动机，而且通过一组干式离合器来实现发动机电动机的连接和分离，最终可实现混合动力驱动和纯电动驱动模式（图3）。

图3 英菲尼迪QX60混动变速器（CVT为基础）

3.DCT基础混合动力汽车搭载变速器

目前通过使用DCT变速器作为基础条件，实现混动的插电混合动力车型确实很多，大众、比亚迪、吉利、保时捷等。本来DCT变速器就能够给整车带来很好的燃油经济性，如果再实现插电混动燃油经济性就更好了。它也是在变速器前端或某个输入轴上或输出轴上增加使用一个电动机，当然这个电动机安装在发动机和变速器之间的较多，同时也会使用一组分离离合器以确保能够实现纯电动驱动模式。其中最具代表性的就是大众奥迪的DQ400e（图4）。

图4 大众奥迪DQ400e新能源变速器（DCT为基础）

4.PS结构类型混合动力汽车搭载变速器

除了以上在传统变速器基础上实现混动以外，还有就是纯粹为混动车型单独设计的混动变速器，如果是插电混合动力车型，这种混动变速器就算是真正意义上的新能源变速器了。这种新能源变速器一般都会设计两个电动机，且都是被设计在变速器内部，所以我们又把这种电机的结构布局称之为PS类型。而前面针对以AT、CVT、DCT为基础条件的混动变速器，一般都是把单个电动机安装在发动机和变速器之间，且带分离离合器的，这种结构布局称为P2类型（在这里关于电动机布局位置的结构类型不再叙述）。PS类型的新能源变速器代表有：别克君越、凯迪拉克CT6、切诺基指挥官、福特、本田、丰田、雷克萨斯等（图5）。

图5 别克新君越5ET50型新能源变速器（PS结构类型）

从售后维修角度，如果高压电控系统（电动机、电缆、逆变器、蓄电池、控制模块等）没有问题，针对以AT、CVT、DCT变速器为基础条件的混动变速器，与原来的传统自动变速器专业维修就没有任何区别了，不过车上车下维修时还是涉及高压系统部分的，所以安全资质还是要有的（只有在完成高压断电开关的断电操作后才能拆卸电动机的高压连接线缆）。但是针对PS结构类型的新能源变速器的故障诊断和维修就没那么简单了，第一要懂变速器结构和控制原理，第二还要懂得高压电控系统的结构和控制原理，第三就是电工基础了，它不是你懂原来的12V电控原理就会轻松掌握几百伏的高压电控系统原理了。而且有的PS类型的新能源变速器内部机械元件中根本就没有什么离合器、制动器，甚至一组摩擦元件都没有，可能就是两个电动机和两组行星齿轮组而已（丰田RAV4就是这样的结构），因此看来抓紧技术转型刻不容缓。

二、纯电动汽车变速器情况分析

纯电动汽车到底还有没有变速器呢？发动机没有了，变速器也没有的话，自动变速器专修还修什么？确切的说目前纯电动汽车是没有变速器的，但也并不是百分之百都没有变速器。特斯拉采用的是一个电动机和一套减速齿轮，也就是我们说的单级减速机构。如果采用两级减速机构，我们就应该理解为不是一个简单的两级减速机构了，应该属于一个电动机控制的两挡变速器。无论是单级减速机构还是两级减速机构，还是两挡变速器其实最终还是离不开电动机的控制。接下来我们就了解一下典型纯电动汽车的减速机构或变速器，也好让我们自动变速器专修群体在技术转型升级过程当中有所准备。

1.奥迪e-tron纯电动车变速器

在奥迪e-tron纯电动车型上使用了两个单级驱动装置，分别被设计在前后桥上（图6），前桥的叫0MA后桥的叫0MB，且0MA和0MB都属于单级减速驱动器，不过这个单级驱动装置并不是跟传统的单级减速差速器结构一样，而是采用“行星齿轮式差速器”（图7）。这种行星齿轮式差速器其实也很简单，它其实就是一个拉维纳式行星齿轮组（一个单级单排和一个双级单排共圈共架两个独立太阳轮组成），它与AT变速器相比两个太阳轮不再做为输入元件或固定元件出现，这两个独立太阳轮而是分别与两个驱动车轮相连，齿圈与变速器壳体相连（相当于始终被固定）。特殊之处就是它的输入端，电动机转子直接驱动一套减速齿轮的小的主动齿轮，而大的从动齿轮则直接与拉维纳行星齿轮机构中的一组行星轮（窄行星轮）集成在一起（其实就是双级单排齿轮组的行星轮，如图8所示。

图6 奥迪e-tron前后驱动装置

图7 行星齿轮式差速器

图8 单级电驱动装置结构

奥迪e-tron前后桥单级电驱动装置内部结构几乎一样（图9、图10），由于采用新型行星齿轮式差速器，再结合电动机的驱动减速控制，因此并不像传统差速器那么简单，所以0MA和0MB是属于与电机冷却控制整个集成一个电、机械、冷却为一体的电驱动装置，这样在维修检测中也增加了一定的难度，第一要懂过去传统AT变速器行星齿轮传动原理，同时还要了解异步电动机的工作与控制原理，当然还包括整个高压电控系统的工作原理。对于日常养护工作还算简单容易，只要按照厂家要求进行0MA和0MB的手工换油规范就可以了，关键是未来的故障检修。

图9 奥迪0MA单级电驱动装置1

图10 奥迪0MB单级电驱动装置2

2.保时捷Taycan变速器

了解完奥迪e-tron单级电驱动以后，接下来我们再认识一款保时捷Taycan纯电动汽车的两挡变速器是什么样。Taycan在前桥上配备了具有单速变速器的电机，在后桥配备了具有两速变速器的电机，也称电驱动电机（图11）。

图11 保时捷Taycan变速器布置

保时捷Taycan只有后桥驱动装置才属于一个两挡变速器（图12），与前桥单速传动实现了四轮扭矩驱动分配，所以接下来我们要重点了解它的后桥驱动结构原理。两挡变速器的传动比分配：其中一挡是15.560:1，二挡传动比是 8.160:1。 两挡变速器的第一挡还用于实现变速器的空挡以及倒挡，同时使电机的旋转方向反转。可以通过两挡变速器实现以下挡位：驻车锁P；1挡（也用于倒挡R和空挡N）；2挡。两挡变速器主要由以下总成组成：等速齿轮组1、行星齿轮组、飞轮、等速齿轮组2、爪形联轴器、膜片弹簧多片式离合器、换挡鼓执行器，保时捷Taycan两挡变速器外观及内部结构图如图12、13所示。

图12 保时捷Taycan两挡变速器外观

图13 保时捷Taycan两挡变速器内部结构及部件名称

保时捷Taycan两挡变速器的两个挡位变化由控制电机做为输入装置，等速齿轮组提供一挡速比，行星齿轮组则提供二挡速比，传动原理相对简单。但依然需要我们必须要掌握的是电动机控制原理、行星齿轮传动原理以及高压电控系统工作原理等。

三、结语

在互联网高速发展的今天，智能网联汽车技术、无人驾驶技术、纯电动新能源汽车技术等，无不给传统汽车维修行业带来巨大的冲击。因此，维修企业转型升级不仅需要在经营模式上进行转型，更需要核心维修技术的转型。对于细分领域中的自动变速器专修来说，如果不往电、高压电技术方面转型，还停留在机械和液压方面的维修迟早会被行业所淘汰。适应行业发展，促进技术转型，未来新能源变速器一定是汽车传动系统中的技术核心，也是专修行业关注的焦点。