技术解析丨保时捷两档箱技术细节

电动车从没档位到有档位，原因可以归结于三点： 效率的提升、动力性增强、驱动电机小型化和低速化 ，我们分别看看这款变速器的情况：第一点效率上，两档对 Taycan 驱动系统的效率提升没有任何帮助。第三点电机小型化上，Taycan 的后轴（两档变速器所在轴）采用了 335千瓦、550牛米和 16,000转速的电机，显然没有走小型化和低速化的路线。保时捷真正的初衷在与第二点，“动力性增强”上。利用第一档的高传动比，Taycan 在百公里加速上达到了  2.61 秒 ，比特斯拉 Model S 稍快。

变速器技术细节

在开发这款两档变速器的过程中，保时捷在前期考虑过不同的设计方案。下图展示了其中的六种方案。包括行星齿轮组形式（例如方案③、④、⑥）、圆柱齿轮形式（例如方案①），以及两者的混合形式（例如方案②、⑤）。各个方案复杂度不一，方案⑥甚至采用了两组行星齿轮排来实现两个档位，不难想象为什么这个方案没有被最终采用。

值得指出的是，所有方案都有一个共性，那就是都采用了一个单向离合器、一个爪式离合器以及一个多片式离合器（图中的黑色三角形符号代表单向离合器，黑色圆形符号代表爪式离合器）用来换档。我们马上会说这几个离合器的功能。保时捷最终选择了行星齿轮组形式的方案④，进入了量产。

我们这里就挑出方案④和落选的方案③，看看保时捷为什么这么选择。

在第④号方案中（下图左侧图），驱动电机通过一级齿轮组减速，连接到行星齿轮组的齿架上（蓝色线）。第一档时，太阳轮（红色）通过左侧的单向离合器（黑色三角形符号）被锁死。此时，根据需要，变速器控制器还可以额外关闭爪式离合器（黑色圆形符号），给太阳轮“上了第二把锁”，使其锁死。行星齿轮组中的齿圈连接至差速器（绿色），作为变速器的输出端。这是第一档的情况。这一档的传动比为 16:1。第二档时，爪形离合器打开，同时齿圈与齿架通过一个多片式离合器连接，行星齿轮组被“短路”。第二档的传动比为 8.05:1。

 

在第③号方案中（落选，下图右侧图），驱动电机的转速通过一级齿轮，与行星齿轮组的齿圈外侧啮合。第一档时，单向离合器或/和爪式离合器锁死。第二档时，多片离合器锁死。方案③的结构其实更为简单。

 

为什么③号方案落选？高转速。如果你回到上一张图，你可以发现，在①、②、③号方案中，当电机以高转速旋转时，方案①和②中的多片离合器、方案②和③中的行星齿轮组的齿圈直接与高转速“接触”，零件的设计构型要求非常高。而在方案④、⑤、⑥中，电机出口处的一级减速成为了一道天然屏障，使得之后的零件所“接触”到的转速大大降低。这样一来，行星齿轮组、换档元件等都处于一个“转速保护区域”，这些零件的设计、选型要求都能大大降低。反过来看方案①、②、③，这个“转速保护区域”是不存在的。

 

而相比于⑤和⑥来说，方案④的优势在于它的结构“不那么复杂”（其实也挺复杂，我不好意思说出来）。就这样，就像为 Taycan 取名字一样，保时捷千挑万选，最终看准了方案④，进入了量产。

保时捷Taycan变速器中的换档鼓

必须指出的一点是，虽然只有两个档位，但是两档变速器的构型可以非常多样。上面展示的保时捷所考虑的六种方案就是一个很好的实证。保时捷选中的方案④复杂度很高，对于很多其他公司来说，没有太多的参考意义。如上图，这款变速器内采用的很多零件都是行业内不常使用的种类，例如换档鼓、离合器拨叉等。由此带来的一大挑战是供应商的选择，以及与之相联的成本问题。当然，保时捷作为财大气粗的高端车型厂商，这些问题“比较”好解决，对于他人来说却是另一码事。

两档变速箱还有比保时捷更好的方案。市场上两档产品，在接下来的几年中会出现多样化。从技术路线上总结来说，在无动力中断换档的前提下，成本为王。