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将来,内燃机仍将继续广泛使用。通过其第四代 8 速自动变速器,采埃孚呈献出一款性能令人瞩目的动力传动系统,尤其是在混合动力汽车中。
Johannes Winterhagen, 九月 10, 2019
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Johannes Winterhagen 当事情变得真的很复杂的时候,这位负责能源和交通题材的记者却干得得心应手。他喜欢在实验室里采访工程师。
采埃孚乘用车 8 速自动变速器风光无限,自 2009 年投放市场以来,所售出单元的营业额已达到数千万美元。推出至今,采埃孚工程师已对这款得到驾车者和汽车界记者一致好评的变矩变速器进行了两次修改,使其可以纵向安装。每次修改后,该变速器都变得更易于使用,同时效率更高。第四代 8 速变速器现在正蓄势待发。

非凡:从开始便设计为混合动力变速器

非凡:从开始便设计为混合动力变速器

这款变速器的生产将于 2022 年开始。新动力传动系统与其前代型号唯一的共同之处在于,它仍然有八个档位。除此之外,新型号还具有许多新功能。“有史以来第一次,我们从一开始就为高档细分市场设计了一种自动变速器用作混合动力变速器。”Stephan von Schuckmann 说,然后又补充道,”这样就产生了一套模块化系统,它由电气、液压和机械模块组成,客户可以从中任选,从而为他们的汽车构成理想的动力系统。“Von Schuckmann 是采埃孚乘用车传动技术事业部负责人。
采埃孚的第四代 8 速自动变速器完全适用于所有混合动力方案。

新型变速器可以满足新的立法要求

新型变速器可以满足新的立法要求

为什么选择模块化方案?其背后的原因是立法机构制定了更严格的二氧化碳排放限值,汽车制造商在未来 10 年必须遵守这些限值。由于目前仅考虑车辆本身产生的排放,而没有考虑例如车辆生产时产生的排放,因此几乎所有制造商都在努力增加纯电动汽车的销量。但是,电动汽车并不适合所有客户或所有应用。Von Schuckmann 解释说:“因此,我们假设到 2030 年,大约 70 % 的新车仍将配备内燃机。”为了减少这种车辆的油耗并从而减少排放,在未来十年里,众多不同类型的混合动力化将变得普及。

完美适用于所有混合动力应用

完美适用于所有混合动力应用

第一款值得一提的方案是强劲的插电式混合动力驱动器。配备此类驱动器的车辆最高速度可达到 130 km/h,纯电动续航里程为 80 至 100 km。在采埃孚,这种类型的驱动器被称为 EVplus——一种由内燃机支持辅助的电动驱动器。
性能范围的另一个极端是 48 伏轻度混合动力系统。通过这些驱动器,电动机将在车辆首次启动时和加速期间提供附加动力,并且还将制动过程中产生的能量转换为电能,然后将其存储在电池中。新型的 8 速自动变速器完全适用于所有这些混合动力方案,并且可以实现 24 至 160 千瓦的顶级电气性能。
这就解释了为什么新变速器所需要完成的工作量不仅仅是进行技术上的微调。为了满足新型插电式混合动力汽车的要求,必须将强大的电机集成在变速器壳体(变矩器钟形壳体)内有限的安装空间里。
“有史以来第一次,我们面向高档细分市场的自动变速器从一开始就设计为一种混合动力变速器。”
— Stephan von Schuckmann,采埃孚乘用车传动技术事业部负责人

新型高效电机投入使用

新型高效电机投入使用

这款电机由采埃孚的电动技术部门以创新工艺制造。电机的性能取决于转子的“铜填充率”,即导电材料与总体积的比率。为使该比率达到最大,采埃孚工程师在高性能型号中不再使用铜线绕组,而是使用插入并焊接在一起的铜排。

电力电子设备 – 现已集成到变速器壳体内

电力电子设备 – 现已集成到变速器壳体内

另外一项新特点是电力电子设备的安装位置。
在所有系列的混合动力汽车中,由于发动机舱的空间狭小,因此此前都是将其安装在汽车内某处的单独箱体里。结果,从电力电子设备到传动装置之间经常需要布设好几米长的电缆。新变速器不再需要这样了,因为整套电力电子装置都集成在变速器壳体内。这对以 Michael Ebenhoch 博士为首的开发团队构成了巨大的挑战。“一方面,我们必须释放壳体内的空间;另一方面,我们必须将电力电子器件设计得尽可能小。”这位汽车传动技术事业部开发主管解释说。然而,电力电子设备的缩小确实造成了限制。

冷却、开关和油路的新途径

冷却、开关和油路的新途径

尽管功率半导体本身不是很大,但它可以转换高电流。作为此过程的一部分,半导体会产生数千瓦的热输出并需要散热。对此,电力电子设备不是通过变速器油冷却,而是连接至车辆空调系统中的制冷剂回路。在尝试为变速器壳体中的电力电子设备找到足够的空间时,Ebenhoch 的工程师团队分析了换档过程所涉及液压执行器的所有组件。电磁直接换挡阀现在负责执行这项工作。与以前使用的电动压力执行器相比,这些电磁直接换挡阀不需要额外的活塞和衬套。更换执行器以后,液压控制单元所需的安装空间从 3.1 升缩小到 1.8 升。
新变速器套件中的所有其他组件也经过了智能设计,以适用于混合动力操作。这点在油路中尤为明显。过去使用两个油泵:一个是高效率的滑片泵,由内燃机直接驱动,另一个是电动泵和/或用于电气运行的脉冲存储器。新的 8 速自动变速器则仅配备单台动力分配泵。当关闭内燃机时,泵由小型电机驱动。

机械结构再次升级从而提高效率

机械结构再次升级从而提高效率

乍一看,第四代变速器的机械结构没有任何变化:两个制动器和三个离合器继续控制四个行星齿轮组。“但是,我们已经检查了每个细节,最明显的是摩擦损失大大降低。”Ebenhoch 解释说。他们的辛勤工作获得了回报:仅仅通过优化机械性能,使用内燃机的每公里二氧化碳排放量就下降了 1 克。
第四代 8 速自动变速器的工作现在处于非常早期的阶段。宝马和菲亚特·克莱斯勒已经决定在其车辆中使用这种变速器。首批车辆道路测试将在今年晚些时候进行,而萨尔布吕肯的采埃孚变速器工厂早已经为工业化生产做好了准备。

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