變速器的價值在于，作為核心部件它很大程度上決定著汽車動力性、經(jīng)濟性和可靠性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，因此變速器是汽車產(chǎn)品核心競爭力的體現(xiàn)。實際上，很多企業(yè)都把變速器作為自己的核心競爭力，將其打造為技術(shù)品牌標(biāo)簽。
核心觀點摘要
【變速器是汽車的核心競爭力】
變速器的價值在于，作為核心部件它很大程度上決定著汽車動力性、經(jīng)濟性和可靠性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，因此變速器是汽車產(chǎn)品核心競爭力的體現(xiàn)。實際上，很多企業(yè)都把變速器作為自己的核心競爭力，將其打造為技術(shù)品牌標(biāo)簽。
【優(yōu)質(zhì)變速器需系統(tǒng)研發(fā)】
一款變速器從開發(fā)到量產(chǎn)，是一個從基礎(chǔ)研究到工程技術(shù)、制造技術(shù)，再到試驗測試技術(shù)，最后到整車標(biāo)定匹配等支撐技術(shù)的完整過程，這些環(huán)節(jié)缺一不可，只要有一點沒有突破，就無法做出優(yōu)質(zhì)的變速器產(chǎn)品。
【創(chuàng)新才能突破國外技術(shù)封鎖】
如果買圖紙跟著他們的方案來做，是永遠也超越不了國外技術(shù)的。因此一定要有新的理論、新的方法、新的技術(shù)手段去突破國外專利的封鎖，創(chuàng)新提出全新的方案，這是自動變速器攻關(guān)中非常困難的一點。
【制造業(yè)水平是變速器創(chuàng)新基礎(chǔ)】
自動變速器是多學(xué)科多領(lǐng)域技術(shù)集成的成果結(jié)晶，自動變速器的研發(fā)不只是設(shè)計方案先進或落后的問題，也不只是某一個關(guān)鍵零部件的制造問題，而是中國高精尖整車、整機研制水平和制造業(yè)綜合實力的體現(xiàn)。
【變速器未來將多路線發(fā)展】
中國自動變速器市場肯定也會是多種技術(shù)路線同時發(fā)展的格局，不可能某一種類型的自動變速器在所有車型上都廣泛使用。
【自主變速器與國際水平相當(dāng)】
現(xiàn)在國內(nèi)的自動變速器在技術(shù)上并不落后國外，某些指標(biāo)我們還要略優(yōu)，也有個別指標(biāo)略差，總體來講技術(shù)水平相當(dāng)。
【變速器產(chǎn)業(yè)應(yīng)“抱團攻關(guān)”】
中國變速器產(chǎn)業(yè)應(yīng)該借助自發(fā)或者國家組織建立的行業(yè)組織，成立動力總成技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，聯(lián)手攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。要把研發(fā)機構(gòu)、整車企業(yè)、發(fā)動機企業(yè)、變速器企業(yè)及其他關(guān)鍵零部件企業(yè)都吸引到聯(lián)盟中來，由國家提供政策和資金上的支持，讓各方各司其職、共同努力。
【電動化也需要變速箱】
電動車本身仍然需要變速器。只是不會像傳統(tǒng)汽車一樣需要那么多個擋位，因為電機特性確實比較好。電動乘用車用2-3擋變速器，電動公交車用3-4擋變速器，即可獲得良好的能耗經(jīng)濟性，而且結(jié)構(gòu)也比較簡單，性價比很好。
對話正文
趙福全：各位網(wǎng)友，大家好！歡迎大家來到鳳凰汽車“趙福全研究院”高端對話欄目，我是欄目主持人、清華大學(xué)汽車產(chǎn)業(yè)與技術(shù)戰(zhàn)略研究院院長趙福全。今天我們非常榮幸地請到了國家乘用車自動變速器工程技術(shù)研究中心常務(wù)副主任、北京航空航天大學(xué)汽車工程系徐向陽教授。徐教授，歡迎您！
徐向陽：趙院長好！鳳凰汽車的各位網(wǎng)友，大家好！
趙福全：您多年來一直致力于自動變速器的研發(fā)，取得了豐碩的成果。兩年前您領(lǐng)銜開發(fā)了世界上首款前置前驅(qū)8擋自動變速器（以下簡稱8AT），這個項目榮獲了2016年國家科技進步一等獎，這也是迄今為止中國汽車零部件行業(yè)唯一的國家科技進步一等獎。上個月末，您分享8AT研發(fā)方法的新書也問世了。應(yīng)該說，您長期扎根于自動變速器領(lǐng)域的科學(xué)研究和產(chǎn)業(yè)化推廣，為中國自動變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展立下了汗馬功勞。作為學(xué)者，您的貢獻很了不起。
今天借此機會，想和您交流一下自動變速器的發(fā)展現(xiàn)狀、主要問題以及未來機遇。本欄目今年的主題是“汽車技術(shù)創(chuàng)新”，而自動變速器是傳統(tǒng)動力總成中重要的組成部分，也是一直困擾中國汽車產(chǎn)業(yè)的核心技術(shù)之一。變速器其實不是簡單的零部件，而是一個總成，是一個傳動機構(gòu)。您研究自動變速器這么多年，感受肯定很深，首先請您和我們分享一下中國自動變速器產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況。
徐向陽：感謝趙院長的邀請。變速器是汽車動力總成的核心部件，行業(yè)普遍認為自動變速器是汽車上技術(shù)含量最高、最復(fù)雜的產(chǎn)品之一。長期以來，國內(nèi)自動變速器嚴重依賴進口和外資供應(yīng)商，這主要是因為國內(nèi)外開展自動變速器技術(shù)研究的時間相差非常大。
一般認為，國外自動變速器的研究開始于1937年，以通用把自動變速器安裝在奧茲莫比爾汽車上為標(biāo)志。而國內(nèi)自動變速器的研究是從本世紀初才開始的，相比之下有70年的差距。我們開始研究自動變速器時，這一領(lǐng)域的人才儲備、產(chǎn)業(yè)鏈、核心技術(shù)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等方面都基本處于空白狀態(tài)。要改變這種狀態(tài)是非常困難的，涉及到方方面面的突破。
經(jīng)過十多年的自主創(chuàng)新，國內(nèi)自動變速器產(chǎn)業(yè)已經(jīng)取得了非常大的進步。以盛瑞為代表的一些企業(yè)，在8AT技術(shù)上取得了產(chǎn)業(yè)化突破。上汽混合動力電驅(qū)變速器EDU也取得了重大突破。此外，吉利、長城的7速雙離合變速器（7DCT）也在去年實現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化?？梢哉f，最近十年來，自動變速器是中國汽車技術(shù)創(chuàng)新中最活躍的領(lǐng)域，也是成效最顯著的領(lǐng)域。
結(jié)合市場數(shù)據(jù)來看，可以更直觀地看到中國自動變速器領(lǐng)域的成果。2013年之前，中國自主自動變速器的市場份額幾乎是0，2014年市場份額約占1%，2015年約3%，2016年約7%，2017年達到了12%。我預(yù)計到2018年底，自主自動變速器的市場份額將接近20%。
趙福全：您剛才講自動變速器復(fù)雜，技術(shù)攻關(guān)很難。但是核心技術(shù)不只是難的問題，更要有價值，否則也沒必要去做。那么自動變速器的重要性如何？它在汽車動力傳動系統(tǒng)中的價值體現(xiàn)在哪里？
徐向陽：變速器的重要性在于它是汽車上不可或缺的一個總成。汽車的行駛工況非常復(fù)雜，現(xiàn)在汽車的最高車速可以達到每小時200公里，還有速度更高的車型；而在怠速工況下，車速只有每小時5-6公里，最低車速和最高車速之間的跨度是40倍。我們知道，發(fā)動機在怠速狀態(tài)下轉(zhuǎn)速約為每分鐘800轉(zhuǎn)，在車輛行駛中最高轉(zhuǎn)速大概可達每分鐘6500轉(zhuǎn)左右，高低轉(zhuǎn)速之間的跨度是8倍。如果用發(fā)動機直接驅(qū)動，其轉(zhuǎn)速和扭矩特性并不能滿足汽車的行駛需求。所以必須要有一個變速機構(gòu)，把發(fā)動機的轉(zhuǎn)速和扭矩進行適當(dāng)?shù)卣{(diào)節(jié)，使其滿足行駛需求。從這個角度來講，變速器是十分重要的核心部件。
另外，從整車的角度講，變速器的技術(shù)水平在很大程度上決定了整車的技術(shù)水平。變速器的研發(fā)投入巨大，動輒需要幾十億、上百億研發(fā)資金；同時研發(fā)周期非常長，全新變速器的開發(fā)需要5-7年；而且車用變速器的應(yīng)用還有非常高的技術(shù)門檻，整車企業(yè)把變速器視為核心總成來看待，技術(shù)不過關(guān)的變速器根本拿不到車企的訂單。
變速器的價值在于，作為核心部件，它在很大程度上決定著汽車動力性、經(jīng)濟性和可靠性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)，因此變速器是汽車產(chǎn)品核心競爭力的體現(xiàn)。實際上，很多企業(yè)都把變速器作為自己的核心競爭力，將其打造為技術(shù)品牌的標(biāo)簽。比如，一提到大眾汽車，大家立刻就會想到其雙離合器自動變速器。
趙福全：變速器能把發(fā)動機的動力非常平穩(wěn)、高效地傳遞出去，是最重要的傳動機構(gòu)之一。因為它的特殊作用，所以對其性能的要求非常高。變速器研發(fā)既有設(shè)計方案上的難點，更有制造工藝上的難點，所以，各家企業(yè)都把自動變速器作為一個技術(shù)壁壘或者說技術(shù)門檻來確保自己的核心競爭力。同時，卓越的變速器也是企業(yè)品牌的重要支撐點。
發(fā)達國家在上個世紀30年代就開始了自動變速器的研發(fā)。而中國乘用車產(chǎn)業(yè)起步比較晚，汽車核心技術(shù)的研發(fā)起步更晚，自動變速器是到本世紀初才真正開始研發(fā)。所以中國市場上的自動變速器曾經(jīng)都是通過合資企業(yè)從國外引進的技術(shù)。自主自動變速器產(chǎn)品進入市場僅僅是最近兩三年的事情，應(yīng)該說，我們的進步很快，自主自動變速器在國內(nèi)市場的份額去年已經(jīng)達到了12%，今年可能更高。也誕生了像盛瑞這樣優(yōu)秀的變速器企業(yè)，同時不少本土整車企業(yè)也在產(chǎn)業(yè)化各種不同的變速器，我們正在奮起直追。
那么，自動變速器技術(shù)到底難在哪里？是設(shè)計的問題？制造的問題？還是材料的問題？中國汽車工業(yè)起步晚，為什么沒有發(fā)揮出后發(fā)優(yōu)勢呢？
徐向陽：變速器技術(shù)涉及面非常廣，與理工科的多個基礎(chǔ)學(xué)科都相關(guān)。
首先，變速器開發(fā)先要進行方案設(shè)計。好的方案直接決定著變速器的結(jié)構(gòu)、成本和關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。但是，要找到好的方案并不是一件容易的事情。比如在結(jié)構(gòu)上，通常有三個行星排或者四個行星排傳動可選，同時有5個換擋元件可選，這樣要設(shè)計一款8擋或者9擋自動變速器，排列組合下來就會有數(shù)十億、上百億個方案可選，要在這里面找到最優(yōu)或者較優(yōu)的方案是很難的，因為這同時涉及到機械結(jié)構(gòu)、運動學(xué)和動力學(xué)等多學(xué)科的相關(guān)技術(shù)問題。
其次，進行變速器的壽命和輕量化開發(fā)時，需要用不同類型的材料，包括金屬材料、復(fù)合材料，這又涉及到材料科學(xué)的很多問題。
再次，變速器的核心技術(shù)指標(biāo)是傳動效率，要提高效率就要研究摩擦學(xué)的很多科學(xué)及工程技術(shù)問題。
最后，自動變速器是機電液控一體化的系統(tǒng)，除了機械、液壓之外，還涉及到控制科學(xué)和計算機科學(xué)等領(lǐng)域的問題。因此，變速器涉及到理工科的眾多基礎(chǔ)學(xué)科，要設(shè)計開發(fā)出一款優(yōu)秀的變速器產(chǎn)品需要多領(lǐng)域的基礎(chǔ)理論提供支撐。
在設(shè)計開發(fā)變速器的過程中，包括機械系統(tǒng)、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)等各個方面的工程技術(shù)問題，都需要我們一一攻克。而且不僅僅是完成設(shè)計，還要制造出來，這涉及到制造工藝的復(fù)雜技術(shù)問題。還要看供應(yīng)商能不能為變速器總裝廠提供質(zhì)量合格、技術(shù)達標(biāo)的零部件，這又涉及到整個配套產(chǎn)業(yè)鏈的技術(shù)水平和工藝裝備能力問題。最終，生產(chǎn)出變速器之后，要與發(fā)動機以及整車進行匹配標(biāo)定和系統(tǒng)集成，也就是說，還涉及到匹配標(biāo)定和整車集成的相關(guān)核心技術(shù)。
總之，一款變速器從開發(fā)到量產(chǎn)，是一個從基礎(chǔ)研究到工程技術(shù)、制造技術(shù)，再到試驗測試技術(shù)，最后到整車標(biāo)定匹配等支撐技術(shù)的完整過程，這些環(huán)節(jié)缺一不可，只要有一點沒有突破，就無法做出優(yōu)質(zhì)的變速器產(chǎn)品。
趙福全：如果我們買來圖紙，按照人家成熟的變速器方案來開發(fā)，難道就不能做好嗎？這其中是制造更難，還是設(shè)計更難？如果做個排序，您覺得哪個環(huán)節(jié)最難？
徐向陽：很難說哪個環(huán)節(jié)更難，不同的階段各有各的難點。在設(shè)計階段，最大的難點就是方案設(shè)計。因為變速器作為核心技術(shù)，跨國公司建立了很多的技術(shù)壁壘，包括知識產(chǎn)權(quán)方面的布局?？鐕緡@自動變速器注冊了很多專利，這些注冊過專利的結(jié)構(gòu)和方案就不能再用了。所以在開發(fā)之前，我們還必須對現(xiàn)有變速器的專利進行系統(tǒng)的研究。例如6擋及以上的AT，比較好的傳動方案差不多都已經(jīng)被跨國公司注冊了專利。
趙福全：核心問題是，國外比我們早發(fā)展70年，好的技術(shù)方案早就被國外企業(yè)申請過專利了。
徐向陽：是的，核心技術(shù)都被專利保護起來了。如果買圖紙跟著它們的方案來做，是永遠也超越不了國外技術(shù)的。因此一定要有新的理論、新的方法、新的技術(shù)手段去突破國外專利的封鎖，創(chuàng)新提出全新的方案，這是自動變速器攻關(guān)中非常困難的一點。上百億個方案不可能靠人工去篩選，我們需要設(shè)計理論的創(chuàng)新。
趙福全：正如徐教授介紹的，自動變速器既涉及到基本的機械結(jié)構(gòu)，也涉及到材料，更涉及到液壓、傳動、電控和制造，所有這些技術(shù)共同構(gòu)成了自動變速器的產(chǎn)品競爭力，最終體現(xiàn)為性能、效率、噪聲、重量、體積等技術(shù)指標(biāo)。
實際上，變速器領(lǐng)域面臨的問題可以說是中國汽車產(chǎn)業(yè)目前面臨問題的縮影，因為自動變速器是一個“古老”的學(xué)科，是一個機電液控一體化的集大成者，是多學(xué)科多領(lǐng)域技術(shù)集成的成果結(jié)晶，任何一方面落后都會成為創(chuàng)新道路上的“絆腳石”。所以，自動變速器研發(fā)不只是設(shè)計方案本身先進或落后的問題，也不只是某一個關(guān)鍵零部件的制造問題，而是中國高精尖整車、整機研制水平和制造業(yè)綜合實力的體現(xiàn)。
下面我們來談?wù)勀鲗?dǎo)的變速器技術(shù)創(chuàng)新成果。剛才說到發(fā)達國家的汽車工業(yè)已經(jīng)有一百多年歷史，自動變速器也有超過80年的發(fā)展史，期間產(chǎn)生了很多專利，形成了森嚴的技術(shù)壁壘。在這種情況下，由您作為第一完成人的8AT自動變速器研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化項目取得了成功，一舉榮獲國家科技進步一等獎，這非常不容易。那么，這個項目的獨到之處在哪里？為什么在如此困難的情況下還能實現(xiàn)重大突破呢？這款自動變速器產(chǎn)品從專利、設(shè)計和性能的角度，都有哪些優(yōu)勢？
徐向陽：首先，8AT項目實現(xiàn)了傳動方案上的創(chuàng)新，從而突破了國外專利的封鎖。我們剛開始啟動這個項目的時候，國際上還只有6AT，國外專利保護的6AT技術(shù)主要是三自由度的行星齒輪機構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)下較好的技術(shù)方案都被國外專利封鎖了。所以當(dāng)時我們面臨兩個選擇：一個是繼續(xù)做6AT研發(fā)，那只能仿造別人的6AT，但跟隨永遠也不可能超越，我們最終摒棄了這個選擇；另一個就是努力突破專利封鎖，想辦法找到新的傳動方案。
為此我們開發(fā)了一套尋找優(yōu)秀方案的算法，不再分析三自由度，而是直接去分析四自由度的結(jié)構(gòu)，在四自由度行星齒輪的所有組合里去尋找新的傳動方案，以便在技術(shù)上超躍國外。在這種情況下，我們決定直接做8擋變速器，因為擋位越多，變速器的速比范圍就越寬，也就可以和發(fā)動機有更好的匹配，從而更大地降低燃油消耗?；旧献兯倨髅吭黾右粋€擋位，可額外節(jié)油3%。從6AT到8AT增加了兩個擋位，意味著可以多節(jié)油6%。
最終，我們成功做出了世界上首款前置前驅(qū)8AT產(chǎn)品。在這款產(chǎn)品上，我們?nèi)〉昧巳齻€重要的創(chuàng)新突破。
第一，傳動方案的創(chuàng)新。我們創(chuàng)新地提出了一個四自由度、雙軸、復(fù)合傳動的變速器方案。既有行星齒輪傳動，又有定軸齒輪傳動，行星排布置在兩根平行軸上。不僅突破了國外的專利，而且因為擋位數(shù)的增加，變速器更為高效。這是一個非常重要的創(chuàng)新。
第二，機電液精準(zhǔn)控制的創(chuàng)新。裝備自動變速器的車輛，在行駛中掛到前進擋就可以了，隨著駕駛員踩油門，擋位會自動切換。但是如果換擋過程不平順，駕駛員就會覺察到車輛的頓挫，駕駛感受就不好。如何確保行駛中自動變速器的擋位切換能夠不讓駕駛員感到不適呢？要做到這一點，不僅要把機械部分和液壓部分分別設(shè)計好，而且要把兩部分集成好，使擋位精準(zhǔn)控制在正確的時間節(jié)點進行正確的切換，同時對換擋的控制也要非常平順。在開發(fā)過程中，我們主要在軟件上下了很大的工夫，提出了敏捷控制策略，并在控制過程中使用了聚類算法，保證了換擋的平順性。
第三，保證批量制造產(chǎn)品一致性的創(chuàng)新。變速器產(chǎn)業(yè)化涉及到機械、液壓、電子等各種各樣的零部件，一條年產(chǎn)30萬臺變速器的生產(chǎn)線，必須保證每一臺下線的產(chǎn)品都是合格的。而且變速器的使用壽命要按照30萬公里設(shè)計，以確保汽車行駛30萬公里內(nèi)的換擋品質(zhì)不會變差，這對變速器出廠時品質(zhì)的一致性要求極高。為此，我們在零部件制造的精度控制和裝配的精細工藝上做了很多創(chuàng)新。此外，變速器還要在使用過程中保持品質(zhì)一致性。由于機械零件使用一定時間后必然會有磨損，造成零件之間的間隙變大，要在這種情況下保持變速器的工作狀態(tài)如同新出廠時一樣，難度可想而知。針對這個問題，我們在控制軟件上做了很多工作，通過大量自適應(yīng)和自學(xué)習(xí)的算法，讓變速器在使用過程自行調(diào)整，來解決由于磨損造成的換擋品質(zhì)下降和性能衰退問題。
總結(jié)來說，8AT研發(fā)項目主要實現(xiàn)了三大突破：即傳動方案的創(chuàng)新；機電液精準(zhǔn)控制的創(chuàng)新；批量制造產(chǎn)品一致性的創(chuàng)新。這個項目不僅僅是工程上的優(yōu)化，而是基于基礎(chǔ)科研的創(chuàng)新完成了傳動方案的理論創(chuàng)新，又在創(chuàng)新方案的基礎(chǔ)上，融合了工程技術(shù)方面的創(chuàng)新，包括控制軟件、控制算法和控制策略，我們都提出了很多全新的方法和策略，這樣才最終實現(xiàn)了變速器產(chǎn)品的高度一致性，保證8AT在運行30萬公里內(nèi)都能確保換擋平順且性能穩(wěn)定。
趙福全：8AT自動變速器項目確實克服了來自多方面的挑戰(zhàn)，解決每個方面的問題都要有自己的獨到之處，否則不可能設(shè)計出受到行業(yè)認同的8AT產(chǎn)品，更不可能獲得國家科技大獎。這其中既有結(jié)構(gòu)問題，也有材料問題，既有傳動效率的問題，也有機電液一體化控制的問題，最終還要優(yōu)化制造體系來支撐這款產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。說到這里，想問一下徐教授，一款變速器的優(yōu)劣應(yīng)該從哪幾個角度來評價？
徐向陽：評價變速器有幾十個關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)。其中，最核心的評價指標(biāo)有四個：一是傳動效率；二是輕量化設(shè)計，輕量化與功率密度、扭矩密度息息相關(guān)；三是換擋品質(zhì)，要保證換擋具有良好的平順性，無論是動態(tài)還是靜態(tài)；四是NVH（Noise Vibration Harshness，噪聲振動）性能。此外比較重要的指標(biāo)還有設(shè)計輸入扭矩和輸入轉(zhuǎn)速，這兩個指標(biāo)在輕量化指標(biāo)中也有所體現(xiàn)。
趙福全：您領(lǐng)銜設(shè)計的8AT自動變速器，如果用以上四個指標(biāo)評價，分別處于什么水平呢？
徐向陽：我們做過對比測試。從傳動效率的角度講，單獨看最高傳動效率沒有意義，要看變速器在循環(huán)過程中的綜合效率。綜合效率反映了機械、液壓、電控系統(tǒng)的綜合技術(shù)水平，包括變速器與發(fā)動機、整車匹配標(biāo)定和系統(tǒng)集成的技術(shù)水平。我們的8AT與國外主要競爭對手的6AT產(chǎn)品相比，在NEDC工況測試中綜合傳動效率高3.7%，這是很重要的一個指標(biāo)。同時，在外部尺寸上，我們的8AT要比國外的6AT短兩毫米。
趙福全：您研發(fā)的是8AT，比6AT更復(fù)雜，然而尺寸卻更短小。這里說的尺寸是軸向尺寸，軸向尺寸對于轎車的總布置來說太重要了。
徐向陽：是的，我們把8擋自動變速器做得比國外6擋自動變速器還要短，這一點非常不容易。另外，經(jīng)過主客觀評價，我們的8AT在換擋品質(zhì)上也做到了與國外變速器處于同等水平。而在不同的轉(zhuǎn)速和扭矩下的NVH對比測試中，我們8AT的噪聲也比國外變速器低2-3分貝。
趙福全：剛才我們了解了8AT研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的情況，也談到了這款自動變速器與國外同類產(chǎn)品之間的對比，應(yīng)該說，這個項目確實非常不容易，獲得國家科技大獎可謂實至名歸。接下來讓我們圍繞自動變速器技術(shù)展開探討。徐教授，自動變速器主要有哪幾種？不同種類的自動變速器各有哪些優(yōu)缺點？
徐向陽：現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)化的自動變速器有四大類：第一類是AT（液力自動變速器）；第二類是AMT（機械自動變速器）；第三類是CVT（無級變速器）；最后一類是DCT（雙離合器變速器）。這四種類型的自動變速器結(jié)構(gòu)和工作原理都不一樣，各有優(yōu)缺點，適合的車型也不相同。它們的核心零部件既有共性的又有個性的。
概括來講，AT的優(yōu)點是扭矩范圍非常廣，所以可以適合各種類型的車型。但是AT采用行星排結(jié)構(gòu)，比較復(fù)雜，同時國內(nèi)行星排的產(chǎn)業(yè)化基礎(chǔ)相對比較薄弱。
相比之下，AMT是在手動變速器的基礎(chǔ)上，增加了一套機械裝置來實現(xiàn)自動換擋，而國內(nèi)有傳統(tǒng)手動變速器的產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)，但是在控制技術(shù)上仍然較為薄弱。另外，由于AMT在換擋過程中有動力中斷，乘用車消費者通常不太接受，它適用于價格偏低的入門級車型。
CVT的原理是通過摩擦實現(xiàn)傳動，因此CVT本身的傳動效率在四種變速器中是最低的。但是它可以實現(xiàn)無級變速，能夠盡可能地去貼近發(fā)動機的最佳工作曲線，所以這種變速器與發(fā)動機集成在一起，作為動力總成的整體效率還是可以的。不過CVT有一個很大的缺點，就是最大扭矩受到限制，目前最好的CVT扭矩大致可以做到400牛米，更適合于中小排量的車型。
最后，DCT采用了一個雙離合器模塊，通過交替?zhèn)鲃油瓿蓳Q擋，其優(yōu)點是換擋更快捷。不過DCT的結(jié)構(gòu)總體上不比AT簡單，雖然很多人認為它更簡單，其實由于它有雙離合器模塊，還有一套液壓模塊，結(jié)構(gòu)是比較復(fù)雜的。DCT的扭矩范圍比較寬，搭載DCT變速器的跑車在極限工況下可以傳遞大約1000牛米的扭矩，在乘用車上DCT的最大扭矩通常約為500-600牛米，干式DCT要比濕式DCT傳遞的扭矩更小一些，所以DCT適用的汽車類型比較多。但是DCT不太可能應(yīng)用到大型商用車上，主要是因為雙離合模塊摩擦生熱的問題較難解決。
趙福全：現(xiàn)在這幾類自動變速器技術(shù)發(fā)展得都比較成熟。正如徐教授介紹的，每種技術(shù)都有它的優(yōu)點和缺點。各家企業(yè)需要根據(jù)自己產(chǎn)品的類型和價格、以及企業(yè)內(nèi)部的技術(shù)積累等多個因素選擇變速器的類型。
那么這四種主流自動變速器未來的發(fā)展前景如何？您更看好哪一種？或者說您覺得哪一種會有更大的發(fā)展空間？為什么？實際上，美國、歐洲和日本汽車市場上都有占主導(dǎo)地位的自動變速器類型，像美國就是絕對以AT為主，中國市場未來會不會如此呢？
徐向陽：我個人覺得中國的汽車市場太大了，目前年銷量已經(jīng)接近3000萬輛。在這么大的市場里，各種車型都會有空間，所以中國自動變速器市場肯定也會是多種技術(shù)路線同時發(fā)展的格局，不可能某一種類型的自動變速器在所有車型上都廣泛使用。
我曾經(jīng)做過一個數(shù)據(jù)統(tǒng)計，國內(nèi)合資車企和自主車企自動變速器的類型以及產(chǎn)能規(guī)模狀況：截至目前的規(guī)劃，到2020年DCT的產(chǎn)能將達到年產(chǎn)1000萬臺，約占自動變速器整體產(chǎn)能的50%；AT的年產(chǎn)能大概在600多萬臺；CVT的產(chǎn)能則是年產(chǎn)300萬臺左右。根據(jù)這個數(shù)字我們基本上就可以預(yù)測到2020年三種類型自動變速器的市場份額。AMT主要是用在低端車型上，量相對較少，年產(chǎn)量估計約20-30萬臺。另外，國內(nèi)商用車自動變速器要比乘用車落后一些。
趙福全：粗略算下來，2020年這幾種自動變速器的產(chǎn)能加起來接近2000萬臺。自動變速器在中國有那么大的市場嗎？現(xiàn)在自動變速器在汽車上的搭載率是多少？如果按汽車年銷量3000萬輛計算，中國自動變速器的產(chǎn)能會不會出現(xiàn)過剩？
徐向陽：國內(nèi)自動變速器的搭載率在逐年上升。以乘用車為例，自動變速器的搭載率在2015年第一次超過50%，達到51%；2018年搭載率則有望達到60%，搭載率正在高速增長。2017年中國乘用車銷量為2472萬輛，如果2020年以乘用車年銷量為2500萬輛來計算，再考慮到搭載率繼續(xù)提高的因素，從市場需求的角度講，基本上應(yīng)該處于產(chǎn)能與需求平衡的狀態(tài)。
趙福全：目前各國都在開發(fā)AT、AMT、CVT、DCT四種自動變速器，相比之下國內(nèi)和國外的技術(shù)水平是否存在差距？如果存在，差距有多大？具體表現(xiàn)在哪些方面？
徐向陽：經(jīng)過這十多年的自主創(chuàng)新，國內(nèi)自動變速器行業(yè)已經(jīng)基本掌握了這四種類型自動變速器的核心技術(shù)，技術(shù)難關(guān)都已經(jīng)突破，現(xiàn)在正處于產(chǎn)業(yè)化突破的關(guān)鍵時期。
從技術(shù)指標(biāo)上來看，現(xiàn)在國內(nèi)的自動變速器在技術(shù)上并不落后于國外。大家同臺競技，某些指標(biāo)可能我們還要略優(yōu)，也有個別指標(biāo)略差?？傮w的評價應(yīng)該是技術(shù)水平相當(dāng)。
然而國內(nèi)外自動變速器在產(chǎn)品上仍然存在一定差距，主要體現(xiàn)在兩個方面：一是零部件的供應(yīng)。國內(nèi)自動變速器的很多關(guān)鍵零部件還需依賴國外供應(yīng)商提供，比如CVT最核心的零部件鋼帶，DCT的雙離合器模塊，還有一些電控機構(gòu)如TCU（Transmission Control Unit，自動變速器控制單元）等，都是掌握在少數(shù)國外企業(yè)手中。而國內(nèi)供應(yīng)商，無論是零部件的配套能力，還是技術(shù)水平和質(zhì)量管理水平，都還有不小的差距。二是自動變速器和發(fā)動機、整車的集成與協(xié)同控制能力，這方面也有比較大的差距。
趙福全：關(guān)鍵零部件供應(yīng)的缺失和系統(tǒng)集成能力的差距，導(dǎo)致中國自主自動變速器的作用沒有完全發(fā)揮出來。
徐向陽：情況還不僅如此，變速器研發(fā)與發(fā)動機和整車集成的關(guān)系十分密切。而發(fā)動機的控制器ECU還掌握在外資企業(yè)手中，很多核心能力我們還不具備。要知道在變速器和發(fā)動機匹配標(biāo)定的過程中，如何把變速器的性能發(fā)揮到最好，這不只是變速器自身的問題。比如換擋的時候，發(fā)動機扭矩需要進行變化，發(fā)動機能不能快速響應(yīng)扭矩變化的需求，直接決定換擋的時間，也影響開車時的駕乘感受。如果發(fā)動機不能優(yōu)化調(diào)整，變速器的匹配標(biāo)定就會受影響。動力總成與整車的集成也會遇到類似的問題。也就是說，由于我們在發(fā)動機和整車控制方面存在短板，影響了變速器和發(fā)動機以及整車集成以后的整體性能，導(dǎo)致我們的變速器表現(xiàn)得好像要差一些。
趙福全：由于變速器是動力傳動機構(gòu)，很多涉及車輛動力表現(xiàn)的情況，即使并不是變速器的問題，用戶也會把問題歸罪到變速器上。比如駕駛員踩下油門，發(fā)動機響應(yīng)比較慢時，轉(zhuǎn)速延遲一點時間才提升上來，這實際上是發(fā)動機控制的問題。然而表現(xiàn)出來的卻是換擋慢或者換擋有頓挫感，用戶會認為這是變速器的問題。
徐向陽：客觀來說，如何把發(fā)動機加變速器的動力總成集成、協(xié)調(diào)和控制好，在這方面國內(nèi)外還有明顯的差距。畢竟國外的自動變速器研究已經(jīng)有八九十年的歷史，而中國只有十多年的時間，積累遠遠不夠。
趙福全：作為自動變速器領(lǐng)域的學(xué)術(shù)領(lǐng)軍人，您認為應(yīng)該如何解決這些問題？國家、行業(yè)、企業(yè)、高校各自應(yīng)該做些什么？請您給一些建議。
徐向陽：我認為要想把這個差距縮短，最終趕上并超越競爭對手，單靠某一方面的力量肯定是不夠的，應(yīng)該把國內(nèi)外的產(chǎn)、學(xué)、研、用資源都整合起來。高校的優(yōu)勢是基礎(chǔ)研究、控制策略和控制算法；企業(yè)的強項在工程技術(shù)和制造技術(shù)；行業(yè)要思考如何把整個產(chǎn)業(yè)鏈打通；國家則應(yīng)出臺相關(guān)政策，建立并完善標(biāo)準(zhǔn)體系。
對此，我的建議是：國內(nèi)外動力總成存在差距是客觀事實，中國變速器產(chǎn)業(yè)應(yīng)該借助自發(fā)或者國家組織建立的行業(yè)組織，成立動力總成技術(shù)創(chuàng)新聯(lián)盟，聯(lián)手攻關(guān)關(guān)鍵技術(shù)。要把研發(fā)機構(gòu)、整車企業(yè)、發(fā)動機企業(yè)、變速器企業(yè)及其他關(guān)鍵零部件企業(yè)都吸引到聯(lián)盟中來，由國家提供政策和資金上的支持，讓各方各司其職、共同努力。同時，國家還應(yīng)通過標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)引導(dǎo)和激勵整個行業(yè)的技術(shù)進步。這樣通過官、產(chǎn)、學(xué)、研、用協(xié)同創(chuàng)新，來加快提升變速器行業(yè)整體的技術(shù)水平，縮小和國外的差距，爭取早日趕超國外。
趙福全：應(yīng)該說，從原理設(shè)計一直到試制樣機的性能我們都與國外水平相當(dāng)，無論是創(chuàng)新能力，還是性能表現(xiàn)，自主變速器的水平都并不輸給國外產(chǎn)品了。然而一旦量產(chǎn)，產(chǎn)品的一致性以及最終安裝在車上的實際效果就不盡如人意了，根本原因還是在于產(chǎn)業(yè)化的能力不足。產(chǎn)業(yè)化能力的強弱不是簡單地能不能把產(chǎn)品造出來的問題，而是體現(xiàn)在各個關(guān)鍵零部件上。對整車而言，變速器是零部件，而對變速器而言，里面還包含很多零部件。這其中不少關(guān)鍵零部件都依賴進口或者由外資企業(yè)提供，也就是說，國內(nèi)尚未形成強大完整的自動變速器產(chǎn)業(yè)鏈。
零部件都買來了之后，還要組裝到一起，這就需要集成能力，而我們在這方面也比較弱。集成能力既與變速器和發(fā)動機、整車之間的有效匹配相關(guān)，更取決于電子控制的技術(shù)水平，也可以說是一個電控問題。那么，當(dāng)今變速器電控系統(tǒng)的開發(fā)究竟有多難，又難在哪里呢？
徐向陽：電控可以分為硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)，在變速器電控硬件和軟件系統(tǒng)上，國內(nèi)與國外先進水平相比都有差距。硬件系統(tǒng)首要的就是變速器控制器TCU，此外包括電磁閥、傳感器、線束等也很重要，像電磁閥的響應(yīng)速度會直接影響換擋速度和動力響應(yīng)。整個硬件系統(tǒng)，我們都有明顯差距。
軟件系統(tǒng)主要分為底層軟件和應(yīng)用層軟件，底層軟件又是和TCU連在一起。目前我國在軟件核心功能如安全控制、故障模式等方面缺乏經(jīng)驗，尚需要較長時間的積累。而在應(yīng)用層軟件中，國內(nèi)自主企業(yè)的開發(fā)和匹配標(biāo)定都已經(jīng)做得不錯了，完全可以自主研發(fā)。目前的難點就在于如何實現(xiàn)變速器與發(fā)動機及整車的有效匹配和集成。與國外先進軟件系統(tǒng)相比，在控制策略的精細程度上，國內(nèi)還需要做得更細致。
趙福全：電子控制的覆蓋面太廣泛了：既有變速器電控TCU，也有發(fā)動機電控ECU，還有整車電控VCU；既涉及硬件的性能和品質(zhì)，也涉及軟件的控制邏輯、復(fù)雜度以及提供支撐的數(shù)據(jù)庫。每一個問題都要解決，單個問題解決之后，還要解決系統(tǒng)整合的問題，各子系統(tǒng)的集成、不同控制系統(tǒng)之間的互動等，都是非常復(fù)雜的。而所有這些加在一起，最終體現(xiàn)為變速器產(chǎn)品的市場競爭力。
下一個問題，未來中國汽車產(chǎn)業(yè)的油耗和排放法規(guī)將越來越嚴，純發(fā)動機作為動力源的生存空間越來越窄，汽車動力總成電氣化是大勢所趨。在動力總成電氣化的過程中，發(fā)動機和變速器還會繼續(xù)存在，但是還將引入電機和電池。面對這樣的前景，變速器將會發(fā)生哪些重大變化？具體來說，機會在哪里？挑戰(zhàn)又是什么？
徐向陽：動力總成電氣化和整車電動化是不可逆轉(zhuǎn)的大趨勢，變速器必須適應(yīng)這種發(fā)展趨勢。我認為，變速器適應(yīng)動力總成電氣化的改變主要有三個層面：
第一，變速器關(guān)鍵零部件和執(zhí)行機構(gòu)的電氣化。例如，無論是傳統(tǒng)變速器，還是用于混動車型的變速器，過去是機械泵，今后都可以用電子泵來代替，或者電子泵和機械泵協(xié)同，以提高效率；過去液壓控制的換擋執(zhí)行機構(gòu)，則可以用電控的換擋執(zhí)行機構(gòu)代替。
第二，變速器整機的電氣化。這主要是指混動車型的變速器，不管采用什么混動結(jié)構(gòu)和形式，包括串聯(lián)、并聯(lián)或混聯(lián)，都需要在變速器里集成一個或兩個電機，來實現(xiàn)變速器和發(fā)動機、電池之間的動力耦合。
第三，變速器與發(fā)動機以及整車的集成要在系統(tǒng)層面上實現(xiàn)電控協(xié)同。
趙福全：在動力總成全面電氣化的轉(zhuǎn)變過程中，變速器和發(fā)動機更需要有效協(xié)同?，F(xiàn)在很多變速器還是在原來基礎(chǔ)上改良的，屬于嫁接模式，無論性能還是成本都不可能理想，只能作為階段性的過渡產(chǎn)品，未來產(chǎn)業(yè)需要真正為混動車型專門開發(fā)的變速器。在混動車型上，變速器一方面要把發(fā)動機的效率發(fā)揮到極致，另一方面又要規(guī)避傳統(tǒng)機械式變速器的復(fù)雜結(jié)構(gòu)，以降低成本。您覺得從基本原理乃至開發(fā)哲學(xué)的角度來看，未來變速器應(yīng)該做哪些革命性的改變？當(dāng)前的技術(shù)還是不是變速器領(lǐng)域發(fā)展的重點，或者說這些技術(shù)今后還會不會有更大的飛躍？此外，如何在控制上獲得大幅改善，您有沒有一些前瞻的思考？請您從基礎(chǔ)科研和產(chǎn)業(yè)發(fā)展兩個方向，分享一下看法。
徐向陽：我覺得整車電動化或者說動力總成電氣化是一個逐漸演化的過程，不可能一蹴而就。在這個過程中，每家企業(yè)的技術(shù)背景不一樣，產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)也不一樣，所以采取的技術(shù)路線也應(yīng)該不一樣?，F(xiàn)在有一種思路就是在現(xiàn)有變速器的基礎(chǔ)上，通過增加電機來實現(xiàn)混動化，就是大家所說的Add-On即附加方式，無論是把電機放在什么位置，包括P1、P2、P3、P4構(gòu)型也好，或者這幾種構(gòu)型的組合也好，本質(zhì)上都屬于Add-On方式?？偟膩碚f，這一類變速器在節(jié)能上雖有效果，但肯定不是最好的。
為了真正把發(fā)動機和電機的效率都發(fā)揮到極致，做到更省油、更省電，就要開發(fā)專用的混動變速器，即所謂DHT（DedicatedHybrid Transmission）。一提到DHT，大家首先想到的就是豐田的THS(Toyota Hybrid System)，這個系統(tǒng)其實也是一代一代更新的。而要開發(fā)比現(xiàn)有變速器更好的專用混動變速器，需要從以下三個方面著手：
第一，構(gòu)型方案的原始創(chuàng)新。研發(fā)過程中必須找出一個更好的構(gòu)型，這個構(gòu)型要能實現(xiàn)兩個或幾個電機和發(fā)動機進行動力耦合。難點在于要如何連接和組合？采用什么樣的控制策略？而首要問題就是一定要在構(gòu)型方案上實現(xiàn)重大突破，這是DHT研發(fā)的根本出發(fā)點。
第二，變速器在動力系統(tǒng)中的匹配。即使是同一個構(gòu)型方案，在整車上匹配以后，油耗表現(xiàn)的差別可能非常大。在選定的構(gòu)型方案當(dāng)中，諸如發(fā)動機、變速器、電機、電池和傳動機構(gòu)等，都要找到最佳的匹配參數(shù)。
第三，能量流的有效管理。什么時候用發(fā)動機驅(qū)動，什么時候用電機驅(qū)動，什么時候聯(lián)合驅(qū)動，什么時候進行能量回收，都要實現(xiàn)最優(yōu)組合，做到最優(yōu)匹配。
我認為，以上這三條是變速器迎接汽車電動化時代需要解決的核心問題。
趙福全：在您所知的范圍內(nèi)，目前有沒有做得比較超前、值得在行業(yè)內(nèi)推廣的DHT？比如能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)動機和電機最大限度耦合的變速器產(chǎn)品?；蛘哒f，據(jù)您了解現(xiàn)在有哪些比較好的構(gòu)型嗎？
徐向陽：DHT要做到位，第一要有很好的經(jīng)濟性；第二要在整車上有很好的表現(xiàn)?；氐阶兯倨鞯幕疽?，目前看主要有兩條技術(shù)路線：一條是采用行星排，另一條是采用定軸齒輪。無論是單個或多個行星排，還是幾對定軸齒輪，又或者是行星排和定軸齒輪的組合，都可以實現(xiàn)變速器的工作要求。但是要獲得最好的解決方案，還需要大家一起去探索。
就大方向而言，DHT需要有不同的擋位。分擋位的好處是，混動發(fā)動機可以像傳統(tǒng)車一樣通過換擋保持在高效區(qū)間工作；同時分擋位也能使電機在工作時實現(xiàn)最佳的表現(xiàn)；此外，還可以確保制動能量更高效地回收。所以，好的DHT一定是分擋位的。
另外，還需注意混動驅(qū)動向純電驅(qū)動逐步過渡。一個混動變速器方案，除了分擋位、能夠有效滿足混合動力車型的各種功能要求以外，還應(yīng)該容易向純電驅(qū)動過渡，這才是最理想的方案。
趙福全：您的分析很清晰，專用混動變速器還需要在原理和結(jié)構(gòu)創(chuàng)新上有大的突破。豐田的方案也不一定就是終極解決方案，DHT未來還有很大的提升空間，理想狀態(tài)就是先把電機和發(fā)動機做到最佳狀態(tài)，再把兩個最佳狀態(tài)放到一起有效耦合，實現(xiàn)“最佳+最佳”。這其中能量流管理、控制與集成都很關(guān)鍵，而如果基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)沒有突破，后續(xù)就很難有優(yōu)化的空間。那么，您個人更偏向于哪種結(jié)構(gòu)形式呢？
徐向陽：我認為，一方面，總體的發(fā)展方向還是要采用行星排的結(jié)構(gòu)，行星排是一個二自由度的機構(gòu)，更有利于不同動力源之間的耦合。另一方面，未來變速器要進行平臺設(shè)計，即同一平臺的結(jié)構(gòu)要能同時兼顧混動、插電混動和純電驅(qū)動的需求。
趙福全：隨著節(jié)能減排法規(guī)日趨嚴格，由于熱力學(xué)原理的限制，單純依靠發(fā)動機驅(qū)動在能耗與排放方面都遇到很大的挑戰(zhàn)。但這并不意味著發(fā)動機將要退出歷史舞臺，實際上，發(fā)動機還有發(fā)展?jié)摿?。盡管純發(fā)動機驅(qū)動的節(jié)能減排潛力已漸趨極限，但如果把電池、電機充分利用起來，和發(fā)動機有效地耦合，可以形成混合動力，還有純電驅(qū)動里程更長的插電式混合動力，也包括增程式電動車。在這些動力形式中，發(fā)動機依然有用武之地，并將帶來巨大的節(jié)能減排空間。變速器的原理創(chuàng)新恰恰需要在這個基礎(chǔ)上進行思考，進行全新的設(shè)計。而一旦成功設(shè)計出全新的專用混動變速器，就可以重新與發(fā)動機建立最佳的組合，也就是說，通過DHT，未來發(fā)動機將能更好地發(fā)揮作用。
不過在純電動車上是沒有發(fā)動機的，在這種情況下，變速器還有應(yīng)用空間嗎？如果還需要變速器，那么搭載于純電動車的變速器應(yīng)該是什么樣的？它對于電動車的性能有多大的影響？還是說到純電動車大行其道的時候，就不需要變速器了呢？
徐向陽：這正是整個變速器乃至汽車行業(yè)的同仁們都在思考的問題?？梢哉f，變速器行業(yè)確實面臨著很大的挑戰(zhàn)。有人認為，驅(qū)動電機的性能已經(jīng)可以基本滿足車輛的需求了，因此電動車只需要一個單級減速器就可以了，不需要復(fù)雜的變速器了。在我看來，這種認識即使不能說完全錯誤，起碼是片面的。
目前電機效率總體來說確實比較高，并且高效的工作范圍也比較大。但電機仍然不是在所有工作點上都是高效的，例如低速大扭矩的時候，它的效率只有60%-70%，又如高速小扭矩的時候，它的效率也不高。同時，電動車對于能耗更為敏感，因為能耗差就意味著必須搭載更多昂貴的電池。
正因如此，一方面很多產(chǎn)品并不會輕易放棄發(fā)動機，像日產(chǎn)的e-Power技術(shù)，就是采用一套由汽油發(fā)動機與電機組合的動力總成，由電機直接驅(qū)動車輪，發(fā)動機只負責(zé)發(fā)電。這樣可以把發(fā)動機設(shè)計成一直在高效區(qū)間運行，同時保證驅(qū)動電機也高效運行，從而在總體上獲得更高效率。
另一方面，純電驅(qū)動下安裝分級變速器帶來的收益也很明顯。我們做過的大量仿真分析研究表明，純電乘用車如果從單級減速器改成兩擋自動變速器，大概可以節(jié)能6%，而且車輛的動力性也會得到很大改善。如果改成三擋，節(jié)能效果還可以繼續(xù)提高1%-2%。如果是純電動商用車，比如公交車，用三擋變速器替代單級減速器，可以節(jié)能13%左右。
趙福全：所以電動車也是需要變速器的。那么，電動車的變速器應(yīng)該是什么樣的？有什么技術(shù)要求？
徐向陽：沒錯，結(jié)論是電動車本身仍然需要變速器。只是不會像傳統(tǒng)汽車一樣需要那么多個擋位，因為電機特性確實比較好。電動乘用車用2-3擋變速器，電動公交車用3-4擋變速器，即可獲得良好的能耗經(jīng)濟性，而且結(jié)構(gòu)也比較簡單，性價比很好。
之前很多人都認為，電動乘用車不需要換擋，所以一開始的時候，企業(yè)采用的都是單級減速器。未來，隨著電動車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展日趨成熟、競爭日益激烈，我認為越來越多的電動乘用車產(chǎn)品一定會使用2-3個擋位的自動變速器。至于具體采用哪種換擋技術(shù)，不同的企業(yè)將按照自身的技術(shù)背景和產(chǎn)品定位，選擇不同的技術(shù)路線。
趙福全：也就是說，即使進入純電動時代，電機也不是萬能的。電機有其優(yōu)點，也有其缺點。由于汽車的行駛工況是多樣的，電機仍然需要與變速器有效配合，才能規(guī)避缺點，同時最大化地發(fā)揮優(yōu)點，實現(xiàn)節(jié)能、高效的動力傳遞。而且這種組合還可以提高傳動的扭矩和功率范圍，從而更好地滿足用戶在各種工況下的使用需求。所以，變速器在純電動車上并不會消失，也不會變成簡單的單級減速器。當(dāng)然對乘用車而言，太多擋位也沒有必要，畢竟電機的調(diào)速范圍很大，本身適應(yīng)能力很強。過多擋位的變速器改善能耗的效果有限，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本激增。綜合衡量，對于電動乘用車，2-3擋自動變速器是最合適的。
因此，搭載于電動車的變速器絕對不是以往的變速器，它將更簡單。同時，因為要在動力傳輸不中斷的情況下實現(xiàn)換擋，所以需要更強的電控能力與之配合。而對于負荷大的電動商用車而言，所需擋位更多，效率改善空間更大?？傊⒉皇钦f電動車就不需要變速器了。在電動車上，變速器可以讓電機的性能得到最大化地發(fā)揮，作用仍然很重要。
徐向陽：還要特別說明一點，電動車的變速器和傳統(tǒng)汽車的變速器一樣，都面臨著很多新的巨大挑戰(zhàn)?，F(xiàn)有的變速器技術(shù)，無論是手動的還是自動的，都是基于燃油車發(fā)展起來的技術(shù)，把這些技術(shù)簡單地挪到電動車上并不能滿足電動車的工況要求，這其中還要攻克很多技術(shù)難關(guān)。
比如，目前電機的最高轉(zhuǎn)速可以達到每分鐘15000-16000轉(zhuǎn)，未來電機的轉(zhuǎn)速可能是每分鐘20000-30000轉(zhuǎn)，而發(fā)動機的最高轉(zhuǎn)速只有每分鐘6500轉(zhuǎn)。電機的這種高轉(zhuǎn)速帶來的NVH問題，是電動車變速器必須解決的關(guān)鍵問題之一。此外，高轉(zhuǎn)速還意味著變速器的潤滑和密封都面臨巨大的挑戰(zhàn)。還有軸承，轉(zhuǎn)速每分鐘6500轉(zhuǎn)和15000轉(zhuǎn)對軸承的要求差別是巨大的。
趙福全：純電動車需要的絕不是“拿來主義”的傳統(tǒng)變速器，因為電動車的自身特點、使用環(huán)境和性能要求都與傳統(tǒng)汽車完全不同，這也給變速器帶來了新的技術(shù)難題。所以，必須從現(xiàn)在開始謀劃和布局，進行重點攻關(guān)。否則一旦電動車普及了，我們又會遭遇結(jié)構(gòu)、材料、工藝、控制等一系列的“老”問題，還是會陷入落后局面。同時，變速器內(nèi)在的核心技術(shù)有很大的共同性，最終都是要圍繞著機電液控四位一體來攻克核心技術(shù)難題。
最后一個問題，請您展望一下未來20年變速器技術(shù)的發(fā)展前景，從傳統(tǒng)發(fā)動機到混合動力，再到純電動，在能源革命的時代大背景下，變速器將會遵循什么樣的技術(shù)路線？
徐向陽：變速器技術(shù)的進步一定和整車技術(shù)的進步方向一致，要為整車更好地服務(wù)。剛才講到了整車電動化是一個循序漸進的過程，我個人預(yù)測，到2035年，新能源汽車和傳統(tǒng)汽車可能是平分天下的狀態(tài)。因此，未來變速器技術(shù)既要滿足傳統(tǒng)汽車的需求，又要滿足混合動力汽車的需求，還要滿足純電動汽車的需求，而且純電驅(qū)動還分動力電池和燃料電池等不同形式。
從技術(shù)路線來講，變速器的發(fā)展主要有四個方向：一是傳統(tǒng)的自動變速器，要持續(xù)優(yōu)化，追求多擋化、高效化、電動化、輕量化以及更寬的速比；二是混合動力的變速器，要研究滿足不同類型或者不同混合比的變速器，無論是Add-On也好，還是DHT也好，都要滿足各種驅(qū)動類型混動汽車的需求；三是純電動的變速器，大方向就是電機、電控、變速器高度一體化的集成；四是解決超越現(xiàn)有技術(shù)的新問題，比如在純電動汽車上，當(dāng)電機轉(zhuǎn)速達到每分鐘20000-30000轉(zhuǎn)的時候，再用齒輪傳動可能就會有問題，因為受機械加工精度水平的限制，很難做出如此高精度的齒輪。這是需要攻關(guān)的重要問題，我們要把非接觸式的一些新的傳動方式作為一個研究方向，如磁性齒輪等。這可能也是中國發(fā)揮后發(fā)優(yōu)勢、實現(xiàn)超越乃至領(lǐng)先的技術(shù)路徑之一。
趙福全：徐教授近30年來一直致力于變速器領(lǐng)域的研究，他不僅是資深學(xué)者，更是參與推動產(chǎn)業(yè)化的專家。他參與了8AT自動變速器研發(fā)與產(chǎn)業(yè)化的全過程，為推動中國自動變速器產(chǎn)業(yè)與技術(shù)的進步立下了汗馬功勞。
自動變速器絕對不是簡單的機械傳動裝置，而是機電液控四位一體的復(fù)雜系統(tǒng)。它既涉及到基本原理和方案設(shè)計，也涉及到原材料和制造工藝，還涉及到關(guān)鍵零部件的研發(fā)；同時，變速器的軟硬件都制造出來、裝配起來之后，還需要有效集成，其最終性能又牽涉到電控系統(tǒng)的優(yōu)化問題。顯然，自動變速器產(chǎn)業(yè)不是簡單依靠變速器的開發(fā)人員和工程技術(shù)人員就能做好的，這實際上是中國整個工業(yè)水平的縮影。所以，我們不能就變速器論變速器。
中國自動變速器起步比較晚，與國外相比積累不足，這確實是國內(nèi)自動變速器落后于國外的原因之一。但更重要的是，自動變速器涉及到了整個制造業(yè)的方方面面，是一個集大成的產(chǎn)品，不是單點突破就能實現(xiàn)全面趕超的。如果說，汽車是一個“集大成”的產(chǎn)品，那么也可以說，變速器是一個“集大成”的關(guān)鍵部件（整機）。尤其是車用變速器的工作要求非常苛刻，既要把動力傳遞出去，又要讓駕乘者有良好的體驗；既要高效率，又要低成本和小尺寸，同時還要滿足耐久性以及NVH性能的指標(biāo)。這也正是自動變速器研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的難點所在。
展望未來，四種傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的自動變速器都有很大的發(fā)展空間。同時，隨著節(jié)能減排要求的提高，傳統(tǒng)發(fā)動機要想更好地發(fā)揮作用，就必須和電機有效耦合；兩套動力源的模式將會重新定義變速器的角色，變速器必須迎接新挑戰(zhàn)，滿足新需求，完成新使命。這也是未來DHT專用混動變速器的發(fā)展空間及潛力所在。目前DHT在市場上還只有初步的實踐，遠遠沒有達到最佳水平，后續(xù)還有漫長的提升過程和巨大的改善空間。
最后，大家應(yīng)該認識到，即使是純電動汽車，為了讓電機能夠更高效地工作，也依然需要變速器。而且電動車上的變速器，也和傳統(tǒng)變速器一樣，會有新使命、新要求和新挑戰(zhàn)。比如電機高轉(zhuǎn)速帶來的變速器齒輪問題、潤滑問題、噪聲問題等，解決這些問題可能需要突破傳統(tǒng)機械式變速器的基本概念，建立全新的理念。
總體來說，伴隨著汽車產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展和進步，變速器的定義將不斷更新，任務(wù)將不斷增加。這將為我們所有從事變速器產(chǎn)業(yè)的同仁們帶來新的挑戰(zhàn)和機遇，而應(yīng)對挑戰(zhàn)，把握機遇，加快做強中國自動變速器產(chǎn)業(yè)，正是我們的使命和責(zé)任。
再次感謝徐教授，也祝愿您的事業(yè)今后做得更好！謝謝！
來源：鳳凰汽車網(wǎng)
