二十二年專注保時捷改裝維修
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當(dāng)前位置 主頁 保時捷資訊 保時捷Taycan“變速箱”的秘密
上個月，保時捷正式發(fā)布了首款純電動跑車Taycan，先期版本為Turbo和Turbo S，即使這臺車上并沒有渦輪。
為了達到兼顧加速性能和高速性能，保時捷使用了兩臺高性能永磁同步電機，前后軸各一臺。正?？梢宰疃噍敵?17馬力（460kW）10秒鐘，另外還有2.5秒的開啟彈射起步的Overboost，Turbo S版本在此時最高可以輸出751馬力（560kW）和1050Nm的動力，Turbo則為670馬力和850Nm，官方百公里加速成績最快2.8秒，到200kmh只用9.8秒，極速260kmh。
性能很是嚇人，但更具有革命性的是，Taycan作為一臺電動車，首次搭載了一臺雙速變速箱。相比傳統(tǒng)發(fā)動機，電動機擁有更寬泛的輸出區(qū)間，可以在很低的轉(zhuǎn)速下就輸出幾乎全部的扭矩，并在大部分轉(zhuǎn)速區(qū)域內(nèi)都能保證良好的動力效率。所以，大多數(shù)電動車都采用了單速變速器來傳輸動力，沒有必要使用傳統(tǒng)內(nèi)燃機車上的多檔位變速箱。
不過，這并不意味著單速變速器就已經(jīng)可以滿足現(xiàn)在以及未來的電動車。比如從追求極致性能的角度來講，保時捷就不滿足。
雙速變速箱其實是個大膽的想法
既然需要雙速變速器，自然是希望既能增加扭矩進而提高加速能力，又可以增加最高速度。不過首先，并不是Taycan搭載的是雙速變速箱，而是在后軸上搭載了雙速變速箱，前軸依然有一臺傳統(tǒng)的單速變速箱。但保時捷為Taycan打造的雙速變速箱真的是不惜成本、費了九牛二虎之力。
作為一臺保時捷，為了保證性能，Taycan用上了兩臺永磁電機。但是由于永磁電機在日常駕駛中會影響能耗和續(xù)航，而保時捷的“快”既要加速又要極速，所以萌生了兩檔變速器的想法。同時，永磁同步電機需要更好的散熱能力，而且為了保證車輛性能持續(xù)發(fā)揮和極限的放電倍率，保時捷又設(shè)計了冷卻功率很高且非常復(fù)雜的散熱系統(tǒng)，采用雙導(dǎo)流、雙散熱器、三回路與空調(diào)管路換熱的水冷系統(tǒng)。但這也同時增加了能耗。
所以，保時捷在為了節(jié)省能耗、且避免永磁電機空轉(zhuǎn)產(chǎn)生的拖拽效應(yīng)的情況下，在兩檔變速箱的基礎(chǔ)上可以將后軸完全斷開，這就比普通只能“換檔”的變速箱在結(jié)構(gòu)上就又復(fù)雜了一層，保時捷最終能做出這樣一款變速箱也是實屬不易。
雖然只有兩檔，也已經(jīng)跨入了多檔位變速箱的行列，相比單速變速箱來說已經(jīng)起到了質(zhì)變的效果。而既然是多檔位，它就同樣擁有傳統(tǒng)燃油車上變速箱的一系列優(yōu)勢，比如可以提高低速加速能力、通過在高速工況下降低發(fā)動機轉(zhuǎn)速來提高驅(qū)動效率。更加寬泛的齒比范圍能夠幫助Taycan擁有更多的高速續(xù)航里程，同時還可以提高加速能力。
結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但效果不俗
保時捷自主研發(fā)的這顆變速箱重約70kg，可以承受最大550Nm的扭矩。擁有一個行星齒輪組和兩個離合器，一個離合器負責(zé)完成正常的換擋動作，而第二個則可以使后橋電動機和整個后軸分離。整個變速箱中只有一個換擋執(zhí)行機構(gòu)，通過控制兩個離合器的開合負責(zé)一檔、二檔、倒檔、空檔、P檔所有檔位的執(zhí)行。也就是說，需要省電的情況下，Taycan可以只用前軸驅(qū)動，變身成一臺更加經(jīng)濟的前驅(qū)車。
變速箱的兩個檔位的齒比自然不能像傳統(tǒng)變速箱那樣緊密，兩檔的齒比大約分別為161和8.051，二檔的齒比幾乎是一檔的一半了，換擋點會在大約90kmh速度的時候。在大部分的時間，Taycan會用二檔行駛，這也會大大增加車輛在高速行駛時候的經(jīng)濟性。而當(dāng)車輛在Sport或Sport Plus模式下會直接用一檔。如果是在普通模式下，你的踏板踩得足夠深也是可以的。
下圖展示的是Taycan變速箱換檔時機的示意，其中上圖是Range模式，可以理解為更傾向于續(xù)航取向的模式，下圖是Sport運動模式，其中紫色線和藍色線分別表示一檔和二檔的換擋時機。所以從圖中我們也可以看出，Range模式起步以及大部分時間默認都是二檔，只有在大概40kmh一下的低速并擁有非常高的轉(zhuǎn)速時才是紫色線的地方，車輛才會切回一檔，正如我們上文所說。而速度上來之后，無論油門怎么給，車輛都會在大約70-75kmh的時候升到二檔。
其實保時捷也想在前軸的變速箱上做點文章，比如也加離合器片去耦，不過整車就是在太過復(fù)雜了。所以從生產(chǎn)維修和成本的考慮，Taycan前軸的電驅(qū)單元現(xiàn)在是實時連接的，好在前軸相對小功率的電機和行星齒輪組變速箱不會耗費太多能量，而且意味著這輛Taycan無法變成一款純后驅(qū)車型。
同樣通過輪上扭矩輸出和速度的圖示，我們可以看到雙速變速箱和單速變速箱所帶來的差別。其中綠色線為后軸輸出，深綠為一檔、淺綠為二檔，紅色線前軸輸出，藍色先為綜合輸出。在灰色豎條的換擋區(qū)域內(nèi)，我們可以看到一檔的扭矩輸出逐漸下降與二檔曲線交匯，之后被二檔超過（一檔實線變虛線、二檔虛線變實線），而一檔曲線最終停止是因為已經(jīng)達到了它在16000rpm時的最大輸出，自然不利于再加速，后面則由換檔后的扭矩輸出繼續(xù)讓車輛加速。
同時在變速箱的從動軸上，Taycan還配備了多片離合器式的電子限滑差速器，與保時捷許多其它產(chǎn)品相同。我們在一些車輛的后軸上已經(jīng)見過不少采用了雙電機設(shè)置，分別獨立控制兩個后輪，比差速器擁有更迅速地扭矩適量分配。不過顯然保時捷還是選擇了保守的方法，使用了單電機和差速器的組合。同樣可能也處于包裝和成本的原因，畢竟已經(jīng)這么貴了。
正是得益于后軸的雙速變速器、永磁同步電機以及高壓800V電壓平臺，擁有751馬力最高動力規(guī)格的Taycan Turbo S，此前已經(jīng)進行過一次連續(xù)26次0-200kmh加速測試且沒有明顯性能衰減。保時捷表示，而且即使電池電量已經(jīng)低于50%，車輛的性能也不會有任何影響。
整個后驅(qū)單元被設(shè)計得盡可能的體積緊湊，可以盡量保證后備箱的空間。當(dāng)發(fā)生追尾或后部事故時，車尾的電機和變速箱結(jié)構(gòu)都被設(shè)計成可以向上、向前潰縮，以最大限度保證電池組的安全。
我們都知道，最早特斯拉就在它的Roadster上嘗試過采用雙速變速箱，不過最后由于種種問題導(dǎo)致量速變速箱計劃擱淺了，依然用回了單速變速箱，在早期版本中由博格華納提供。不過特斯拉和博格華納造不出來不代表保時捷也造不出來。果然。
無獨有偶，ZF也發(fā)布了自己的雙速變速器
作為現(xiàn)在世界最主流的變速器供應(yīng)商之一，ZF在此前也剛剛發(fā)布了一款針對電動車全新的雙速變速器，可以有效提升電動車運行效率，而且并不會占用太多車內(nèi)的空間。ZF的這套變速箱單元同樣集成了電機和減速器，只不過減速器擁有兩種齒比。在結(jié)構(gòu)上，它相比保時捷Taycan的雙速變速箱更加簡潔，但是ZF為它配備了更加綜合化的換擋邏輯。
這臺變速器默認設(shè)置會在大約69kmh的速度時進行換擋，不過這個點并不是固定的。系統(tǒng)會根據(jù)車輛工況甚至基于地圖和地形信息對換擋時機進行調(diào)整，而且當(dāng)系統(tǒng)認為到下一個充電點的續(xù)航里程開始緊張或不夠時，還能主動調(diào)整檔位來減少續(xù)航里程壓力。整個變速箱程序還可以通過OTA升級進行更新。
多了一個檔位之后，ZF表示可以使這輛車行駛更有效率，相比傳統(tǒng)單速變速箱結(jié)構(gòu)可以增加5%的續(xù)航里程。主機廠商也可以因此配備容量更小的電池來減少車重。不僅是在效率上，ZF通過多的一個檔位也可以增加電動車的極速，解決不少電動車為了保證低速加速性能而在最高速上導(dǎo)致的劣勢。
此前，都在傳言ZF的這款雙速變速箱將會被用在保時捷Taycan上，不過顯然，保時捷自己留了一手。
另外，在ZF全球科技日上，他們還展示了全新一代8速混合動力自動變速器。電機的最大功率為160kW，持續(xù)輸出功率為80kW。在不啟動發(fā)動機的情況下，最大扭矩可以達到450Nm，即使在純電模式下也可實現(xiàn)高速行駛。這是ZF邁向新能源領(lǐng)域的另一個動作。
小結(jié)
Taycan的發(fā)布，以及首個電動車雙速變速箱，毫無疑問具有相當(dāng)?shù)母锩?。而且作為傳統(tǒng)豪強的一員，保時捷在純電動車上的頭一炮相比之前的那些毫無疑問更能拿得出手。拿得出手比的是誰？大家心里都不約而同想的是特斯拉，把Taycan也不自覺地算做“特斯拉殺手”之一。誠然Taycan和特斯拉的哪款車定位都不一樣，但現(xiàn)在傳統(tǒng)車企陣營可想不了這么多，先把你比下去再說。
不過馬斯克說了，下周Model S也要跑紐北，讓我這個轎車也跟你跑車比一比。最快量產(chǎn)四門電動車的記錄花落誰家？坐等吃瓜。
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