獨具魅力的eDCT技術(shù)

新一代的eDCT的設計已獲專(zhuān)利，它是一款電動(dòng)汽車(chē)用緊湊型無(wú)轉矩中斷換擋“無(wú)離合器”變速器，其靈感來(lái)源于DCT（雙離合器）技術(shù)，不僅吸收了該技術(shù)具備的所有優(yōu)點(diǎn)，并且彌補了傳統DCT在重量、大小、效率和成本方面的不足。

設計概念

電動(dòng)汽車(chē)選用兩個(gè)驅動(dòng)電動(dòng)機而不是一個(gè)電動(dòng)機的設計概念并不新穎，但是將兩個(gè)電動(dòng)機通過(guò)獨立的輸入軸與變速器連接，從而實(shí)現多速比的輸出則是一個(gè)新的概念，這就是已經(jīng)獲得專(zhuān)利的eDCT設計。本設計中，電動(dòng)機永久地與變速器的輸入軸結合，其中一個(gè)電動(dòng)機用于聯(lián)接奇數齒輪（1號齒和3號齒），一個(gè)用于聯(lián)接偶數齒輪（2號齒和4號齒）。得益于控制系統帶來(lái)的可能性，該結構的優(yōu)勢在于省略了離合器和同步器，而且可以通過(guò)控制轉矩和速度實(shí)現單獨使用一個(gè)電動(dòng)機或者同時(shí)使用兩個(gè)電動(dòng)機。

eDCT的目標是提升性能和效率，實(shí)現無(wú)縫換擋（換擋時(shí)無(wú)轉矩的中斷）和避免常規變速器過(guò)于繁復的結構及高額造價(jià)。該結構是由一組精簡(jiǎn)的變速器控制軟件控制的極具創(chuàng )意的機械設計，與類(lèi)似的自動(dòng)變速器技術(shù)相比，該結構帶來(lái)了性能和效率的提升，從而使車(chē)輛可以行駛更長(cháng)的距離或者使用更小的電池組。與此同時(shí)，電動(dòng)機更多地在其最優(yōu)速度范圍內行駛也大幅減少了齒輪的磨損。

圖1 第一代設計中的兩個(gè)電動(dòng)機相對排布

eDCT第一代設計

eDCT的第一次出現是應用于高性能的電動(dòng)賽車(chē)。該設計中兩個(gè)電動(dòng)機相對排布并且eDCT整體布局在后驅動(dòng)橋上（見(jiàn)圖1）。 本設計中，兩電動(dòng)機相對排布并且整體布局在后驅動(dòng)橋上第一部樣機在沃賽思（Vocis）工廠(chǎng)進(jìn)行裝配，第一輪的基礎功能測試（無(wú)載荷）在歐瑞康古加諾（Oerlikon Graziano）測試平臺上進(jìn)行。該測試包括低速狀態(tài)下的潤滑測試、從1000～8000r/min轉速的進(jìn)氣測試、對最高速齒輪的高溫測試和對所有齒輪的1 h測試。這些測試幫助進(jìn)一步提高了樣機的潤滑性，并能迅速解決其他小的機械問(wèn)題，使裝配進(jìn)汽車(chē)的部件融入這些改進(jìn)。

eDCT第二代設計

第一代eDCT樣機成功開(kāi)發(fā)后，第二代的設計也很快被開(kāi)發(fā)出來(lái)。新設計的目標是探求eDCT使用在經(jīng)濟型中小型電動(dòng)汽車(chē)上的優(yōu)勢。eDCT的適應性表現在可以靈活使用電動(dòng)機相對型和相鄰型架構（見(jiàn)圖2）。兩種架構下多部分部件可通用，其主要區別在于相鄰型的架構只需要一根輔助軸，相對型則需要兩根軸。軸上面的齒輪相同，因此可以通用于兩種架構。

對于第二代設計，齒輪通過(guò)電子機械式驅動(dòng)的桶形凸輪進(jìn)行選擇。該方案相比電子－液壓方案的優(yōu)勢在于其避免了電子－液壓組合的復雜性和高成本，卻保持了爪型離合器的性能，目標齒輪的選擇時(shí)間為50ms。

圖2 第二代設計中的相對型和相鄰型架構

eDCT的變化配置

兩代eDCT設計可以覆蓋從高性能后驅GT電動(dòng)汽車(chē)到A級、B級前驅或者后驅汽車(chē)等多種車(chē)型。eDCT的設計范圍甚至可以延伸到汽車(chē)領(lǐng)域的更多方面。

其中，一項配置是將eDCT與兩個(gè)48V的電動(dòng)機聯(lián)接，每個(gè)電動(dòng)機大約15 kW的峰值，10kW的額定功率。其總的峰值功率是30kW，具備了無(wú)縫換擋和4個(gè)齒輪速比。而對于更加強調車(chē)輛性能的高端車(chē)市場(chǎng)，需要使用高于48V的電動(dòng)機。對于四驅的混合動(dòng)力系統，eDCT作為電子橋使用，4速的安排意味著(zhù)電子橋可以在任何運行條件下使用。綜合考慮可知，在效率的提升和整體電子動(dòng)力傳動(dòng)系統的成本降低方面，eDCT是一個(gè)非常有吸引力的方案。

在相鄰平行式的電動(dòng)機布局設計中，eDCT可以利用一個(gè)附加的離合器，應用于一系列的串聯(lián)或并聯(lián)的混動(dòng)結構。此調整可以支持多種不同的運行模式，如單電動(dòng)機驅動(dòng)、雙電動(dòng)機驅動(dòng)、發(fā)動(dòng)機單獨驅動(dòng)或者三個(gè)牽引設備同時(shí)驅動(dòng)。而當一個(gè)電動(dòng)機作為牽引電動(dòng)機時(shí)，發(fā)動(dòng)機可以通過(guò)另一個(gè)電動(dòng)機發(fā)電。另一種建議結構包括兩個(gè)eDCT變速器的全電動(dòng)四驅超級跑車(chē)，該結構代表了該技術(shù)的一種最為細分的應用，但是確實(shí)可以通過(guò)4個(gè)非限定的電動(dòng)機提供超級跑車(chē)的性能。

控制軟件

Vocis系列控制軟件作為變速器控制軟件提供所有的輸入和輸出，為車(chē)輛和電動(dòng)機控制系統提供了一個(gè)完善的交互接口以實(shí)現無(wú)轉矩中斷的換擋，同時(shí)其能夠與車(chē)輛其他控制器和接口通信以確保駕駛的直覺(jué)控制和駕駛感受。

圖3 在第一代變速器測試中，變速器控制軟件成功實(shí)現了功能型換擋

在第一代設計中，因為需要在很短的時(shí)間內使車(chē)輛能夠運轉，改良了一個(gè)既有的液壓系統，含兩個(gè)撥叉的換擋機構，驅動(dòng)器提供4脈寬調制電磁閥的壓力和流量到每個(gè)撥叉；而第二代的設計使用了電子機械式啟動(dòng)的系統，從而去除了液壓部分，新的系統將變速器控制器所需的輸出個(gè)數減少到一個(gè)，即桶凸輪的換擋機構輸出。該換擋機構有兩種可選的方案：第一種方案中該換擋電動(dòng)機是一個(gè)“智能啟動(dòng)器”，即變速器控制器只需要發(fā)送一個(gè)控制區域網(wǎng)絡(luò )（CAN）的信號來(lái)命令一個(gè)位置；另一種方案是直接驅動(dòng)電動(dòng)機，這就需要有輸出來(lái)驅動(dòng)電動(dòng)機。除了直接輸入和輸出外，軟件還提供了控制區域網(wǎng)絡(luò )通信與車(chē)輛的其他控制器接口。

換擋類(lèi)型

在考慮齒輪換擋的變速器控制軟件策略時(shí)，首先需要確定換擋類(lèi)型。相比常規的DCT，eDCT有新的換擋方式，因為可以選擇兩個(gè)電動(dòng)機中的一個(gè)單獨驅動(dòng)或者兩個(gè)一起驅動(dòng)。若1代表單個(gè)電動(dòng)機驅動(dòng)，2表示兩個(gè)電動(dòng)機同時(shí)驅動(dòng)，那么有4種換擋方案：經(jīng)濟型（1到1）、經(jīng)濟型到功能型（1到2）、功能型到經(jīng)濟型（2到1）、功能型（從2到2）。

功能型換擋是開(kāi)發(fā)的第一種換擋類(lèi)型，第一代的變速器已經(jīng)在樣車(chē)中測試，其中的變速器控制軟件成功實(shí)現了功能型的換擋（見(jiàn)圖3）。通過(guò)數據分析知，換擋時(shí)間和換擋時(shí)電動(dòng)機控制方面仍有很大的提升空間，這取決于車(chē)輛選擇的電動(dòng)機和車(chē)輛的電子技術(shù)。

總結

電動(dòng)汽車(chē)的進(jìn)一步發(fā)展是必然趨勢，機械設計和變速器控制軟件一起為其提供了一個(gè)完整的變速器解決方案，適用于使用兩個(gè)輸入電動(dòng)機的eDCT方案。eDCT不僅對高性能的車(chē)輛有效，并且適用于高載重的車(chē)輛或者負載和不負載時(shí)重量差別很大的車(chē)輛，這些車(chē)輛需要使用多速比的設計以達到更高爬坡能力和實(shí)現更高的最高速度。使用兩個(gè)較小的電動(dòng)機與一個(gè)更大的電動(dòng)機相比效率更高，與eDCT的低成本相結合，使得這項技術(shù)應用于經(jīng)濟型中小型車(chē)的潛力無(wú)窮。