变速箱在电动时代的回归

文｜嗷嗷胡

已经被遗忘许久的机械变速器正密谋在电动时代回归。

燃油车从市场 C 位退下来，几代车迷津津乐道的三大件之一，变速器也被打入了冷宫。但本届慕尼黑 IAA 车展，奔驰 CLA 电动概念车夸张的外表下，却多了一具机械两速变速箱。

当然这不是电动车第一次“返祖”：几年前保时捷 Taycan 就为后轴电机配备了两速变速器，作为其电驱性能中的重要一环，后来路特斯 Eletre 的 R + 版也出现了类似的配置。

不过和这些明显追求极致性能的神仙们不同，CLA 概念车预演的是奔驰下一代中低端产品线，175kW 的电机功率也说明了车型取向。对于如此主流级别，机械变速器的意义全然不同。

少数派报告

今年出现在慕尼黑的 CLA 概念车，已经比较接近奔驰全新平台 MMA 的量产车型，各方面的技术指标并非空穴来风，而是预示了量产车将可能应用的技术方向。

两速变速器包含在 CLA 概念车首发的 MB.EDU 驱动模块内，奔驰并没有着重介绍其中的变速器结构，我们只知道 MB.EDU 是一系列的电驱集成模块，而 CLA 概念车搭载了 175kW 版本。

对于 CLA 概念车的动力系统，奔驰强调的是“定义电动时代的‘一公升车’（低于 1L / 100km 的超节能燃油车）”，即超低电耗。

搭载着不算夸张的 89.6kWh 电池包，CLA 概念车凭借仅 12kWh 的超低百公里电耗，实现了 750km 的 WLTC 续航。虽然终究是概念车，但起码表明了一个“不堆电池拼电耗”的整体态度。

奔驰称借助新一代碳化硅等高效技术，从电池到车轮端的能量转化效率达到了 93%。MB.EDU 中加入的两速变速器，自然也是为超低电耗这个大目标服务的。

之前的 Taycan 和 Eletre 则完全不同，二者采用多挡位的主要目的，都是更好地兼顾加速与极速，最终提高极限性能。同样是为了适应强大动力，保时捷选择了对大扭矩耐受能力最佳的行星齿轮组 2AT 结构（路特斯不详）。

电动车加入机械变速器的例子本就不多，主流定位的量产车型也就更少，在 CLA 概念车之前，国内只有荣威曾在 Marvel X / R 上动用过两速变速器，不过最终没有什么存在感。

虽然量产应用端一直缺乏热情，不过供应商早就准备了各类电驱专用变速器。除了保时捷选择的 ZF 的行星齿轮组 AT 结构，还出现了钢带传动的电驱专用 CVT（博世），摩擦力传动的平滑两速变速器（NSK）。

Taycan 因为德国高速和高性能车的身份，“多一个挡位来提高极速”是比较好理解的事，而 CLA 作为主流电动车重新捡回变速器则显得有些“反动”。

话说回来，今天大多数人都知道，电动车不再需要燃油时代复杂难懂的各种变速器，不过背后的原因和机理却并非人人说得出。

让另一条路隐现

相对于内燃机，电动机的一大优势是“在宽得多的转速区间内都可以高效率获得大扭矩”。这让单速比传动对于电机而言成为了现实可行的选择，而内燃机则无论如何难以效仿。

作为一种“将直线往复运动（活塞）转化为旋转运动（曲轴）的机器”，内燃机在低转速下散热损耗过大而高转速下摩擦损耗激增（当然还有更多，本文不详述），于是扭矩曲线往往是两头低中间高，即只在转速范围中段输出大扭矩。

“只能在中间一段较窄的转速区间获得理想的扭矩和效率”，使得内燃机需要变速器的多个速比“接力”，让车辆在整个实用车速区间内，引擎都能在“中间转速区间”运转，而不至以加速性、NVH、极速为代价。

电动机是全然不同的物种：通电即受力、电流大小直接决定力的大小。于是零转速下即可输出最大扭矩，且由于变频技术的帮助，电机可以在相当大的转速范围内保持最大扭矩，而此后仍能保持最大功率。

而今天，电机已经可以在完全可接受的成本和规格下，提供足以驱动一辆汽车在法定和实用车速范围内正常行驶的动力输出，于是单速比也就成了电动车的主流选择。

另一方面，加入变速器也会增加成本、体积重量和复杂度，并非只有好处没坏处，即必须考虑扣除潜在损失之后的净收益。那么当增加多个速比带来的总收益本就吸引力不足，单速比也就压倒性胜出了。

对于电动机而言，单速比其实并不一定最佳，但同样也不确定存在“更佳”。当下而言单速比又已足够，寻求“更佳”的诱惑和动力太少，更何况多速比还不一定就是更佳。

我们都知道电动机的相对优越性，但不代表电机“独走”就无懈可击，没有任何提升空间。比如低转速大扭矩的特性，很多电动车以单速比即可获得超越燃油车的加速性，但在极速和高车速时的加速能力就相对偏弱。

只是这在今天、尤其在我国通常不构成问题，一辆主流电动车使用单速比，可以在法定限速内轻易碾压同级燃油车，而极速低于燃油车的 150km/h、160km/h，通常也不会造成实质性影响。

所以过去只有 Taycan，这种一要考虑赛道之类极限性能、二要考虑德国不限速高速需求的车型，才会采用两速变速器这种电动车中的另类之举。CLA 概念车也可能有第二种考虑。

电机的大扭矩、高效率区间远比内燃机覆盖得广，但电机在转速和负荷的边缘也存在范围很小的低效区。对于动力匹配得当的车型，用到低效区的概率极少，因此多挡位可能不比今天通行的单速比有优势，甚至可能因增重等原因得不偿失。

但对于那些动力相对不足的车型，比如受成本限制电机较小而车身较大较重的车型，多挡位变速器仍然是在无法增大电机的情况下，有可能（但不一定）改善能耗与动力表现的可行选择。

这种情况已经出现在混动车中，如果把目光从纯电扩展到整个电驱动范畴，今天自主品牌扎堆的 DHT 混动技术中，一部分带有机械挡位的 DHT 变速箱，其挡位就可在纯电模式下为电机（而非内燃机直驱）“服务”。

于是这类 DHT 混动往往有条件选择相对（单速比 DHT）功率更小的电机，从而降低成本，或者缩小 DHT 变速器的体积，以达成自己的设计目的。

“动力不足”还可以引申为：日常使用环境下单速比够用，但极端工况的要求相对更高。上述三款车型都来自欧洲品牌可能不光是偶然，又或者要为山地市场（爬坡要求高）设计低成本（小电机）电动车。

又或者当电耗突然需要斤斤计较。比如假设电耗突然如油耗般成为硬性指标，比如极端追求长续航的炫技车型，比如续航天生吃亏的车型，像是小型车难以提升电池容量、方正造型风阻偏大等等。

以往可以“无脑”直接无视多挡位，因为即便（计入增重、可靠性等损失的）“净收益”实际上为正，这一能耗优势也可能过小，仅影响一点点续航而已。但如果这一点点电耗优势的价值突然增加，多挡位就可能被重新纳入考量，直到验证出哪种才是真正的最优解。

保时捷认为 Taycan 的双速变速器提高了 5% 的续航，对于很多电动车而言这当然没什么，超充、换电、堆更多电池可以轻松找回。但对于某些体积或成本受限的车型，“凭空”降低的能耗会更珍贵。

CLA 概念车的 MB.EDU 引入多挡位变速器，目前看来其实只算是开了一个头：过去根本没人想象一辆电动车重新用机械变速器，而现在终于有人愿意考虑考虑。（Taycan 和 Eletre 远离主流市场，可以视为特例。）

眼下还不能断言，多挡位的机械变速器一定会成规模的卷土重来，让纯电消费者也不得不埋头学习 AT、MT、CVT、DCT 等等上古知识。不必担心，很大可能并非如此。

不过这个开头也可能预示着，多挡位变速器并不会在纯电动车世界中彻底消亡 —— 就像现在这样。可能最终会有部分电动车出于具体需求、因为条件限制，而选择引入多个速比来解决问题。

这种变化已经并非不可想象，比如德国车企可能更有动力，这好理解；其次，如果中低端小体积电动车 —— 难以拥有大电池和大电机 —— 接下来面临更大的续航或成本压力，增加速比可能会是“卷”之外的另一条路。

本文来自微信公众号：autocarweekly （ID：autocarweekly）

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