为中国SUV市场量身定制 舍弗勒两挡电桥详解
舍弗勒混动变速箱业务单元&电桥业务单元高级总监龚玉用表示，相比其他供应商来说，舍弗勒拥有丰富的电驱动桥各子系统零部件的设计生产能力和系统集成经验，因此电驱动桥自制率非常高，而且具备大批量生产的成本优势和较短的项目开发周期。
9月12日，搭载舍弗勒两挡电驱动桥（2-speed eAxle）的长安CS75 PHEV上市，成为国内第二款搭载该电驱动桥产品的插电混动四驱SUV。
舍弗勒两挡平行轴式电驱动桥是中国市场上首款实现量产的两挡电驱动桥，已经应用在长安CS75 PHEV和长城WEY P8两款插电式混动四驱SUV车型上。
面对日益严苛的汽车油耗目标及排放法规要求，越来越多的汽车生产商开始考虑采用驱动电机替代传统的发动机，与减速器和差速器一起组成电驱动桥系统，来实现驱动系统的电动化。它可以灵活安装在前轴或后轴，实现前轮或后轮纯电驱动，也可以仅安装在后轴，匹配前轴的动力总成系统，实现四驱功能。
相比很多电动汽车采用的单挡电驱动桥来说，使用两挡电驱动桥的电动汽车在动力性和经济性上更有优势，尤其是对于SUV车型而言。一方面需要足够强劲的动力性能和充分的驾驶乐趣，同时还要满足日益加严的排放法规要求。
早在2011年，舍弗勒就推出了第一代用于纯电动车的同轴式电驱动桥系统。2013年，专门针对中国市场的两挡平行轴电驱动桥进入概念设计阶段，2014年和2016年分别启动长城汽车和长安汽车的两挡电驱动桥项目，2018年这两个项目相继实现SOP。
舍弗勒两挡电驱动桥采用模块化设计原则，主要由水冷永磁同步电机、减速齿轮组、差速器和换挡执行机构组成，可覆盖从强混到纯电动的应用，实现所有混合动力功能，包括纯电驱动、制动能量回收、助力以及发动机负荷点转移等。
这款两挡电驱动桥具有功率密度高、系统效率高以及结构紧凑等特点，其峰值功率可以达到88kW，峰值扭矩195N.m，最大输入速度13300 rpm。
以长城WEY P8为例，这款SUV总重量接近2.3吨，但它从静止加速到时速一百公里只需要6.5秒，而每百公里综合油耗可低至2.3升。
在长城WEY P8车型上，舍弗勒两挡电驱动桥的最大输入功率和扭矩分别达到90kW和200N.m，输出扭矩高达3000Nm。同时，一挡的车速范围可至120km/h，实现足够高车速的纯电行驶能力。二挡则专门用于更长距离行程的高速行驶，保证车辆能够在超过230km/h的时候依然可以获得来自电驱动桥的额外动力。
长安CS75 PHEV搭载前、后双电机+1.5T发动机，组成“三擎”动力系统，混动模式下可输出最大功率255kW，最大扭矩605N.m，零到百公里加速时间8秒，百公里综合油耗1.6升。相比而言，由于长城WEY P8搭载了一台2.0T发动机，因此加速更快一些，但油耗也相对更高一些。
长安CS75 PHEV的电四驱结构为前轴P1+P3，后轴为P4，位于后桥的P4电机就搭载了由舍弗勒开发的两挡电桥，可以通过扭矩矢量分配单元来提升车辆的侧向动态性能。两挡设计的电驱动桥能够在高车速时降低电机的工作转速，可以让驱动电机始终工作在高效区域，系统效率更高，可以使整车获得更长的纯电动续航里程。
我的同事杨波试驾了长安CS75 PHEV，他评价“EV纯电动模式下，两挡电桥的平顺性与单挡无异，若非特意观察电机转速，你很难观察到换挡时机。CS75 PHEV在其帮助下，可以在EV模式下轻易达到130km/h的时速，并且保持一个较为经济的能耗水平。”想了解更多试驾感受，请点击“阅读原文”看他的文章《三电机全时四驱 试驾长安CS75插电混动SUV》。
长城WEY P8推出3款车型，补贴后售价为25.98万-27.98万元。这款车自今年4月22日上市以来，截止8月底交强险上险数据为954辆。想了解这款车更多细节，请在EV世纪微信公众平台搜索《澎湃动力+行云流水的操控：试驾WEY P8插电混动SUV》。
虽然性能非常出众，但由于价格较高，长城WEY P8销量一般，预计售价较低的长安CS75 PHEV的销量会更高一些。长安CS75 PHEV也有3款车型，补贴后售价16.58万-19.68万元，具有不错的性价比。估计会取得比长城WEY P8更高的销量。
那么，舍弗勒两挡电驱动桥是如何兼顾动力性和经济性的呢？
混动车辆的整车控制非常复杂，因为要兼顾不同驱动模式、驾驶模式和电池的SOC状态。使用单挡电桥无法从电驱动桥角度为整车控制提供足够大的帮助；使用两档电驱动桥则可以调整不同工况下的换挡曲线，来协助整车实现不同的控制目标。
下面，我们结合两挡电驱动桥的技术特性对于它如何兼顾车辆动力性能和经济性进行具体阐述。
图1：一挡和两挡电驱动桥的驱动性能对比
首先，从驱动性能来看，一档大速比带来更大输出扭矩，更好加速性能。如上图所示，采用一挡电桥时，一辆典型的A0级、A级和B级轿车零到百公里的加速时间分别为10秒、12.4秒和14秒。如果换成两挡电桥，零到百公里的加速时间将分别缩短为7.1秒、8.8秒和9.6秒。
图2：两挡电驱动桥的电机运行范围
二档小速比带来更大的最高车速，并且电机可始终参与驱动。另外，二档小速比带来高车速下更优的NVH性能。如上图所示，如果采用一挡电桥，车辆时速达到120公里时，电机转速接近12000转，而采用两挡电桥，车辆时速达到210公里时，电机转速只有7600转，这可以明显减轻电机高转速产生的噪音。
图3：两挡电驱动桥的系统效率
其次，两档使得电机高效区域扩大，带来更优的系统效率，降低电耗。两档电桥能够在高车速时降低电机的工作转速，让驱动电机始终工作在高效率区域，从而车辆在纯电状态下可以拥有更长的巡航里程。另外，舍弗勒两挡电驱动桥采用电动换挡装置，其换挡时间仅有250ms，比传统的自动变速箱快一倍，这极大的提高了系统的控制精度和快速响应能力。
如上图所示，在动力总成不变的情况下，采用两挡电桥比采用一挡电桥的电耗可以降低6.3%，电池容量可以减少8%，续航里程增加6.4%。
最后，两档电驱动桥使得动力系统可以小型化，再加上超紧凑设计，容易搭载于混动和纯电整车平台。由于采用了行星齿轮差速器，减速器非常紧凑，无论电机是否内置功率电子设备，都可以为其提供足够的安装空间，包括永磁同步电机（PSM）或异步电机（ASM）。而平行轴式结构在集成到车辆上时可以对底盘的影响降到最低，时有助于增加离地间隙和提高布置时的灵活性。
通过以上分析不难发现，随着动力模式、驾驶模式和电池状态改变，两挡电驱动桥都能通过调整换挡点来实现整车的控制目标。最终，主机厂可以为客户提供不同模式下的驾乘体验，感受一款高性能车带来的驾驶乐趣。
最后，从市场竞争的角度来看，大陆集团、ZF、博世等大型Tier 1都计划在中国推出电驱动桥产品，但舍弗勒率先实现了量产，从而赢得了市场先机。另外，除了高压平行轴式电驱动桥，舍弗勒还可以提供48V和同轴式高压电驱动桥，满足从弱混、强混、插电混动到纯电动系统的应用需求。
舍弗勒混动变速箱业务单元&电桥业务单元高级总监龚玉用表示，相比其他供应商来说，舍弗勒拥有丰富的电驱动桥各子系统零部件的设计生产能力和系统集成经验，因此电驱动桥自制率非常高，而且具备大批量生产的成本优势和较短的项目开发周期。据他介绍，除了已经投产的两个项目之外，舍弗勒正在与多个国内主机厂洽谈电驱动桥项目。
目前，舍弗勒两挡平行轴电驱动桥在德国生产，预计明年初将在中国国内生产，届时成本将进一步降低，从而获得更多主机厂的青睐。
往期精彩文章：
比克电池解国林：明年新能源汽车补贴或再退坡30% 电池企业压力山大
左手电动化，右手智能化 双战略加身的逸动EV460再战CEVC