电动汽车的单级减速器是技术倒退还是趋势?

不是技术倒退,而是必然选择

实际上,这个不叫“单极减速器”,一般都是二级减速。这个真正的名称应该叫“单一齿比减速器”,或者“固定齿比减速器”。因为无论是一级还是多级,固定齿比1×固定齿比2……×固定齿比N=总的固定齿比R,还是单一的固定齿比。

如果没有减速机,直接驱动轮子,这个叫“轮毂电机”。100多年前的保时捷就有。

保时捷的轮毂电机(1899年)

否则,电机在机械上就必然存在一个传动机构,把电机轴的扭矩传送到真正的驱动轴。这个一般通过齿轮啮合,或者钢带。如果两个齿轮的齿数有差异,或者钢带绑定轮的直径存在大小,那么传送单元的转速就不是1:1,必然存在增速或减速,这个就是所谓“减速器”。实际上,同时还有“增速器”。

理想L系列的DHT

上图是理想L系列发动机前舱的串联式专用齿轮箱,左侧是减速器,右侧是增速器。左侧是驱动电机带动的二级减速器到主减速器,主减驱动前半轴带动前轮;右侧是发动机齿轮连接发电机。可以看到这是一个“增速器”也就是发动机齿轮转一圈,发电机轴要转好几圈,发电机的转速要高于发动机。

如果没有变速器,电机转速要和车轮转速一样。而如果有变速器,那么电机转速可以高于车轮转速。

视频:电动机单机减速器https://www.zhihu.com/video/2013534041840837868

实际上,不管是增速器,还是减速器,它们的名字叫“固定齿比变速器”。而我们日常说的变速器,真实的名称应该叫“可变齿比变速器”。所以,真正的核心不在于变速器或减速器,而在于“可变齿比”。我们说的手动档MT、自动档AT、双离合DCT/DSG、钢带调速CVT,这些匹配内燃机的都叫“可变齿比变速器”。

燃油车,可变齿比变速箱

对于我们日常开的绝大部分乘用车而言(轿车、SUV、MPV),而我们电动车不需要可变齿轮变速器,只需要固定齿比的变速器即可;而燃油车则必须要搭配“可变齿比”变速器。

那么电动车能否去掉“固定齿比”直接驱动呢?比如用轮毂电机。实际上,不经济。因为从电机来说,转速要匹配车轮转速,需要很大的低转速扭矩。这会造成电机在设计制造上,需要布置更多的极对数。电机极对数越多,电机转速越低,但扭矩越大。但极对数多了,电机的重量、铜耗、制造工艺成本就越高。并非极对数越多越好。

驱动电机(减速器) vs 轮毂电机,180kW

两个同样180kW级别的电机,左侧是带减速机的普通电机,右侧是不带减速器的轮毂或轮边电机。可以看到重量相差4.6倍。而同样转速的扭矩,也相差5倍。而且,在低转速下,没有变速器的轮毂电机运行效率低于高转速的带减速机的普通电机。减速器对车轮的转速来说是“减速”,对电机来说反而是增速。这样能使电机工作在高效区间。实际上,上图右侧的电机是用在工业叉车的应用上的,并不是家用乘用车。

两相对比,电机还是加一个固定齿比的减速器为好。既然如此,那么还有一个问题,

燃油车是否可以通过技术进步,用上固定齿比变速器吗?

答案也是可以的。国内目前大量的单档DHT就是固定齿比的变速器。最早是2008年,比亚迪在F3DM上的首次尝试,但效果不佳。而后本田i-MMD于2010年推出大规模迭代使用。而随着三电技术发展,比亚迪于2021年,再次使用单档DHT技术——DM-i,并获得巨大成功。以后,国内插混厂家在2021年以后,也大量跟进推出单档DHT的插混系列产品。目前单档DHT在国内遍地开花。其实原理都一样,搞明白F3DM其他也一样。

单档DHT原理

单档DHT技术原理其实很容易理解,因为换挡多集中于中低时速,比如5MT手动档能挂上5档高速档,那么就无需换挡了。那么5档时速以上(比如时速70以上)的内燃机就和电机一样是固定齿比了。所以,单档DHT中低档就用电机单档电驱替代传统换挡,而到了高速再切回最高档位,这样就是内燃机的单档直驱

这些单档DHT原理都和F3DM原理一样。单档DHT里最关键的部件是“离合器”:

  • 离合器分离,那么就是电机驱动。电力要么源自电池纯电,要么源自发动机发电。总之都是电机驱动车辆。
  • 离合器闭合,就是并联,发动机固定齿比和电机固定齿比共同作用于主减速齿轮,如果此时驱动电机不发力而空转,那么就是所谓“发动机直驱单档驱动”,等同于传统手动档最高档位。

单档DHT的实际动作和三菱欧蓝德单档DHT一样。控制逻辑非常简单,纯电或中低速混动,离合器分离;高速混动状态,离合器闭合。

那么,为什么燃油车需要可变齿比变速器,而电动机只需要“单一固定齿比”,燃油车变速器可以迭代发展精简到“单一固定齿比”吗?假如燃油车直接单一固定齿比会发生什么情况?其实,我们用真实的发动机和电机的功率图就能看出端倪了。

我们用公开的资料做一下内燃机和电机的对比,以秦L DM-i为例子,该款车采用单档DHT方案。内燃机和电机分别采用不同的单一固定齿比,折算到轮速(也就是时速)的换算比[1]


也就是发动机只提供类似上面手动档最高档5档的齿比,而1—4档用电机替代。

其发动机的固定变速比,时速1公里发动机22转;其驱动电机的固定变速比,时速1公里电机92转[1]

  • 混动模式下,以时速65公里为界。该速度下,发动机转速是1430转;电机转速大约6000转。
  • 低于65公里,离合器打开,发动机转速和车速解耦(左图绿色部分)。发动机仅发电,依靠电机串联电驱。
  • 红色虚线,是车辆对应时速车辆时速和发动机/电机所需的功率。这是坡度为0的估算,超过虚线部分上方,就是加速潜力。
  • 车速0-45公里,发动机无法提供动力;而电机可以提供最大输出扭矩。
  • 车速45-65公里,发动机工作在低效率区间,此时发动机高效率发电,解耦车轮转速。
  • 超过65公里,发动机进入高效率区间。此时发动机介入直接驱动车轮,类似手动档的最高档位。

当发动机直驱介入,发动机转速和车轮转速是一个固定转速比。此时仅仅需要一个变速器档位即可,也就是固定档位齿比。

编辑于 2026-03-10 · 著作权归作者所有