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特斯拉两档离合器面临的设计挑战
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之前有网传特斯拉正在考虑采用两档双离合变速箱,代替当前的单档减速箱。
我们暂时不论消息的可靠性,假设这个概念是可能的,那接下来就是我们对于两档双离合做一些设想。
01
两种离合器优缺点比较
The nature of the clutch
首先,选择离合器类型。因为常见的离合器有干湿离合器和湿式离合器,两者控制系统,冷却系统大不相同。在经济,性能,可靠性上各有优缺点。
干式离合器,结构简单成本低,传动效率高, 由于是风冷模式,没有搅油带来的损失,但是传递扭矩小,空间布置并没有优势,平顺性,可靠性一般,适合高速时候小扭矩的应用工。
湿式离合器,油冷散热,能传大扭矩且平顺性好,使用寿命长,适合起步低转速大扭矩应用工况,多片式设计可以有效减小径向空间。只是需要额外的液压控制系统,冷却系统可以考虑和电机冷却油路分配,冷却以及控制油路设计复杂,油源控制都会增加成本,并且高速拖曳带来效率损失较大。
两者各有优缺点,因此我认为干式离合器适合低成本,小扭矩,性能控制要求不高的系统方案,而湿式离合器则更适合高性能,大扭矩,控制要求更高的设计方案。
02
电动车离合器的新前沿
New Frontiers
其次,高转速以及大扭矩挑战。假设使用现有的电机,根据披露的信息可知Telsa Model3是一款典型的纯电三合一驱动总成,峰值扭矩420Nm,最高转速16000rpm,离合器设计将要面临的超万转的高转速以及大扭矩的应用带来的诸多挑战,如:离合器动的空间布置,结构强度,传扭矩的平顺性,NVH,以及冷却和控制都提出了非常高的要求, 尤其是对于一些关键零件的设计和应用比如摩擦材料,密封,轴承等提出更高高性能和寿命要求。对于离合器设计来说可能不仅仅是结构设计,甚至材料都可能是新的应用, 这使得原有离合器设计开发的经验都无法有效的利用, 开发周期,测试以及生产成本将会收到影响。
我们知道两档的特点是两个档位传动比的适当切换,尽量使电机工作在其高效率区间, 同时也能降低了电机的要求,即可以使用更低成本性能的电机实现和原有相同的性能要求。这样的情况下,只要使用和发动机扭矩相似的电机,并使用中限制高转速,就可以直接利用已有的离合器设计应用,周期和成本将大大降低。
除此之外我们能看见多种技术路线的可行性, 如:多个但离合器布置,电机不需要怠速,因此就1档离合器可使用常闭离合器或者单向离合器等。
03
观点
Point of view
再者,经济性的评估挑战。任何设计的应用前提是对产品的性能品质的提升或者带来经济效益, 由于近些年中国电动化技术发展迅速,以及国际政治经济的影响,对于零件价格波动影响较大。如何去评价设计方案开发和量产后的经济性,还有待商榷。
总之,特斯拉采用两档双离合变速箱的概念可能面临离合器类型选择、适用性、高转速和大扭矩的挑战、新材料和设计应用以及经济性评估等方面的设计挑战。
END
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