新能源商用车变速箱应用前景浅析

王陈

东风汽车股份有限公司商品研发院 湖北 武汉 430000

摘要：近年来，随着社会的发展，我国的交通工程发展也有了进步。变速箱是汽车重要总成之一，与发动机配合工作，通过不同传动比齿轮组的啮合，实现发动机驱动力和车速的比例变化，适应汽车车速经常变化的行驶条件。其工作时的可靠性直接影响汽车的操纵和安全性能。

关键词：新能源；商用车变速箱；应用前景浅析

引言

变速箱，伴随着汽车工业走过了近百年的历程。目前世界上主流变速箱主要有MT手动变速箱、AT自动变速箱、AMT机械式自动变速箱、DCT双离合变速箱及CVT无级变速箱等几种类型。随着新能源汽车逐渐被全球认可，由于当前部分新能源汽车采用“电池-电机-传动机构”的结构，以致部分业内人士看淡变速箱发展前景。认为未来以新能源汽车为主导的汽车行业，新能源汽车驱动电机将逐步取代传统内燃机+离合器+变速箱的模式，变速箱将逐渐退出汽车产业。当然这只是部分人的揣测，从新能源汽车发展方向来看，即便是汽车全部实现新能源产业化，变速箱技术都将自始至终存在。这是因为无论驱动电机系统动力性、经济性，还是今后向高速化发展，都需要先进的变速箱技术作为支撑。2015年国务院印发了《中国制造2025》，提出将“节能与新能源汽车”作为重点发展领域，明确了“继续支持电动汽车、燃料电池汽车发展，掌握汽车低碳化、信息化、智能化核心技术，提升动力电池、驱动电机、高效内燃机、先进变速器、轻量化材料、智能控制等核心技术的工程化和产业化能力，形成从关键零部件到整车的完整工业体系和创新体系，推动自主品牌节能与新能源汽车与国际先进水平接轨”的发展战略。未来相当长的时间内，新能源汽车仍然需要变速箱，而且是先进变速箱，变速箱制造企业只有不断改进，才能适应发展。

1概述

随着石油资源的日益紧缺、以及生态环境压力的不断加大，新能源逐步替代并最终取代传统能源将是大势所趋，同时，在大力提倡节能、低碳的形势下，新能源汽车成为全球汽车产业发展的趋势。在中国，得益于北京等城市对居民汽车消费实施限行限购，以及新能源车补贴公告和购置税免税公告的按节点发布，同时，越来越多的厂家把新能源车作为发展重点，不断推出新车型，中国新能源乘用车市场将会持续拉升。商用车作为一种生产工具，其发展势必会受到国家整体经济体量和增长速度影响，变速箱行业走势和商用车一致，随着我国经济增长逐步放缓，中国商用车行业逐渐进入市场饱和、增长缓慢的阶段，只有大力发展新能源变速箱，才能摆脱困境。另一方面，随着国家全面开放制造业，逐步取消专用车、新能源车、商用车以及乘用车股比限制，国内商用车竞争趋于白热化。

2新能源商用车仍然需要变速箱

新能源汽车主要有三大技术路线:纯电动汽车、混合动力汽车、燃料电池汽车。目前纯电动汽车通过动力电池将能量传输给驱动电机，再经过传动机构带动车辆运行，具有电能利用率高、零排放、低噪音、结构简单、便于维修保养等优点，但受限于动力电池的技术瓶颈，成本高、充电时长、充电基础设施不完善、电池能量密度低、整车整备重、续航短等缺点仍制约着电动车的发展；混合动力汽车动力源可以通过内燃机或驱动电机各自输出动力，也可以通过混动模式同时输出动力，很好地解决了纯电动充电时长和续驶里程问题，但是系统复杂，制造成本高，且无法解决排放、噪声等环保问题；燃料电池汽车在构架上是一种增程式的纯电动，以氢气为燃料，具备纯电动汽车所具备的主要优点，兼具续驶里程长的特点。但是缺点也非常明显，电堆寿命可靠性低、制造成本高、加氢储氢亟待新的技术突破。无论采用何种技术路线，都需要驱动电机为动力源。相比传统内燃机，驱动电机具有起始输出扭矩大、扭矩功率转速范围广、能源利用率高等优点。从动力性上分析，根据内燃机和驱动电机转速-转矩-功率特性图特点，内燃机在起步扭矩和高转速功率方面相比驱动电机明显处于劣势，但在高转速区，驱动电机扭矩输出下降非常明显，相比内燃机要低的多。驱动电机作为动力源，仅应用于某些车速和爬坡度要求较低的新能源车型(如公交车、港内码头车等)，对于过载、中高速、爬坡要求较高的工况，为满足整车基本需求，仍需要变速箱。从经济性上来看，内燃机和驱动电机最佳经济区均处于中等转速（部分高速电机处于高转速）区，但无论是燃油还是电能转换效率，或是最佳经济性区域范围，驱动电机效率区明显优于内燃机，这也决定了驱动电机调速调扭范围比内燃机要宽泛的多。但即便如此，驱动电机高效区仍存在效率区在某一范围内高度集中的现象，变速箱正好能通过转速-扭矩的均衡，以实现最佳经济性。所以，无论是内燃机还是驱动电机，只要在转速和转矩上存在较大的经济性差异，就需要做出取舍，而最理想方式就是通过变速箱换档调速。

3国内商用车手动变速箱及其配套油品发展趋势

中国与北美、欧洲商用车手动变速箱发展趋势大致相同：齿轮箱体积更小：由于使用者对燃油经济性的要求，汽车制造商提高了后桥及变速箱传动功率密度，使齿轮箱内润滑油的容量变小，从而引起齿轮温度和负荷提高。空气动力学设计：可以有效提高燃油效率，但同时使后桥及变速箱周围的空气流速降低，有OEM报道，采用空气动力学设计可能使重负荷卡车手动变速箱的工作温度提高25～30℃。缓冲器的使用：容易在齿轮齿尖产生剥坑。同步器的广泛应用：在同步耐久性、抗点蚀、抗擦伤性能上对油品有进一步的要求。随着汽车技术不断发展，许多汽车制造厂商对汽车齿轮油的要求超过现有的车辆齿轮油标准，增加了OEM要求。同时低气味产品也逐渐引起消费者、研发人员的共同关注。特别值得一提的，近年来，中国政府在节能、环保方面给予了足够的重视，并将节能、环保写入了2010年政府工作报告中。由此可见，节能、环保也将是中国商用车手动变速箱油未来的发展方向之一。中国与欧洲情况类似，都是山路较多，换挡频繁，同步器使用率较高，但是用油标准很混乱，没有完善的商用车同步手动变速箱油标准。根据表1所列出的国内部分主流车场使用的变速箱油现状可见，不同车场推荐装车油不同，GL-4、GL-5、MT-1混乱用油。特别的，针对国内同步器手动变速箱，GL-4、GL-5、MT-1标准的油品不能为其提供良好金属腐蚀保护。这可以充分说明一点，国内缺乏科学规范的用油标准。

结语

在商用车领域，变速箱无论是在当今的内燃机时代还是在即将到来的驱动电机时代，都有存在的实际意义和具体需求，随着相关技术的成熟，商用车变速器将在相当长的时间内作为主流趋势。虽然现在国内新能源商用车变速器似乎还刚刚起步，毕竟大多数厂商在现阶段的首要目标还更多放在如何提升续航里程、缩短充电时间、进一步压缩成本等课题上，但基于当前新能源商用车发展现状和从未来新能源商用车发展趋势上看，变速箱必将成为新能源商用车最为重要的核心关键总成之一，且必定会向着高效轻量化、换档一体化和技术路线多样化几个方向发展。国内变速箱企业需加快技术储备和积累，提前做好布局才能掌握未来新能源商用车市场的主动权和话语权。

参考文献

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