观速讯丨电车也装手动挡！丰田迷之专利公布但解决了业界难题？

2023-06-19 12:01:25 来源 : 玩车教授

电车也装手动挡！丰田迷之专利公布但解决了业界难题？

说到手动挡你会想到什么？我想很多人对这种古老的变速箱的印象，一定是和燃油车紧密绑定的。确实，手动变速箱作为燃油车最早的变速箱形态，已经存在了超过一个世纪了，这种变速箱优缺点都很明显，而现在这种古老的变速箱还被人记得的主要原因，要么就是它的廉价，要么，就是它的超高传动效率和最直接的机械沟通感。

(资料图)

不过你可能会觉得好奇，MT变速箱这玩意跟混动车，跟电车能扯上啥关系？这两种车的动力传输路径，已经意味着它们不再需要传统意义上的“变速箱”了。所以如果当你知道，丰田最近公布了一项专利，将在混动车和电车上搭载手动变速箱的话，你会不会觉得很奇怪：丰田这是要干啥？

但看过文章之后你就会发现，新能源车和手动挡，还真有共存的道理。

大家有没有发现一个问题：所有依靠电机跑高速的车，都存在相当严重的高速电耗问题，正因为高速电耗太厉害，直接导致了纯电车的高速续航严重下滑，导致了插混油混或增程车，都必须在高速时频繁启动发动机参与驱动车辆，以减少电机高速电耗的问题。

那么为什么电机会存在这种高速电耗过大的普遍性问题？请看上图，这是电机外特性曲线图，大家留意看功率和扭矩两条线，你会很明显发现，电机在零转速到一定转速范围内，它的扭矩输出是恒定的，我们一般管这个叫恒扭区，但在这个区间内，电机的功率是一路上升的。直到某个转速点，电机进入一个恒定功率输出的区间，这个叫恒功区。有没有发现，恒扭区和恒功区是不重叠的？

这就导致一个问题，电机加速力最强的恒扭区，是达不到最高功率的，但达到最高功率的恒功区，扭矩是线性下降的。而在这两个区间之间有一个同时能达到最大扭矩和最高功率的点，这个就是电机的最优转速点。所以换句话说，从电机的原理上看，这种机械是适合定速运转的，而不适合变速运转。换句话说，如果用来驱动车辆，电机其实是一个不完美的解决方案（电机只有一个最优工作稳态转速点）。

这就是高速电耗问题的根源。所有的电车也好，电机为主导的混动车也罢，如果在高速工况下要以电机为主驱动动力源，考虑到这些驱动系统只有单速变速箱，在高速工况时，电机必然处于高转速区段，也就是处于恒功区，这就会出现扭矩下降，而要维持一定的车速，需要的不是马力而是扭矩，这就必然导致需要更多电能以维持足够的扭矩，而速度越高，需要维持扭矩的电能就越多，这就导致了电机的高速电耗暴增。

所以要减低电机高速电耗，技术上有两种方式，第一，使用转速上限更高的电机，让恒功区的转速点推迟，尽可能通过高转速电机，让车辆在更高速度下仍然尽可能处于恒扭区，达到恒功区的时间延迟。这也是目前包括绝大多数国产品牌、特斯拉和大多数欧洲美国的车企用的一招。

另外一个方式就更直接了，既然高转速不可避免的要进入恒功区，扭矩要大幅度下跌，那么如果能通过变速箱，人为地把电机转速一直控制在某个转速点以内，那么同样也可以在达到更低的电耗的同时，通过多挡变速箱，把车速维持好。这就是几年前好几家车企都研究过的，在电车上装变速箱，以及现在国内很多插混系统的“多挡DHT变速箱”的路径。

但这里又有问题了，多挡变速箱固然可以保持转速的同时维持车速，但采用何种变速箱？自动变速箱？无论是AT、AMT、CVT还是其他类似形式的，它们或多或少都存在能量效率相对MT变速箱更低的问题。我们现在要解决的是电机能耗问题，如果还采用这种会加剧能耗的自动变速箱，那是不是从工程上看，和降低电机能耗这个出发点背道而驰？

所以这就是丰田这项专利的目的，既然要解决电机能耗问题，而MT是所有变速箱中传动效率最高的一种，而且MT结构非常简单，哪怕在很紧凑的结构中都能塞得下（MT没有液力变矩器或多片式离合器），所以对于THS这种结构非常紧凑，内部空间寸土尺金的混动系统来说，考虑到换装高转速电机必然产生的“副作用”是电机本体尺寸的加大加重（更高转速必然意味着更粗壮的定子和转子）和发热量加大（能量守恒），还真的没有什么比MT变速箱更好的方式了。

所以可能有些人会觉得，丰田在混动车搞这个是多此一举，但通过我们的解读大家会知道，这种做法是有必要性的，特别是针对THS这种先天结构紧张，内部空间极小的小型混动系统来说，MT变速箱是很好的选择。当然了，这种MT变速箱和传统意义上的手波不同，它是没有离合器的（其实它有离合器，但已经被集成在飞轮端了，由驱动电机控制），仅保留了MT的基本结构，所以大家其实不用担心这种变速箱需要“踩离合”的问题。

你可能要问了，THS这种紧凑型混动系统有必要使用MT变速箱这种结构，那么纯电车呢？它为何也需要MT？实话说，MT变速箱用在电车上是没什么特别大的意义的。首先驱动电机的布置位置、体积要求都不高，完全可以使用高转速电机代替多挡变速箱，来实现前面提到的电耗问题。同时按照现在电池技术的发展速度看，完全可以用更大的电池来抵消电机本身的高速电耗问题。

而且类似于把MT变速箱放到电车上的动作，保时捷已经在Taycan上试过了，效果是很好，能大大提高电车的极速和高速再加速能力，但Taycan的那台2前速类手动变速箱，用意单纯是为了提高运动性能，增加Taycan的极速。而且这套变速箱成本相当高，以至于保时捷自己，都没有在Taycan之外的任何一台保时捷电车上推广使用这套系统。保时捷背后的大众集团，也没有把这套系统技术下放的打算。

所以丰田固然可以把MT放在电车上，但我们认为，这个动作的目的和保时捷是类似的，换句话说，丰田哪怕真的有把MT放在电车上的计划，针对的也只会是丰田下一代纯电超跑（毕竟LFA已经停产好久了，该换代了）、纯电高性能车这类本身定位就很高的车。在我们能接触到的普通车方面，电车装MT变速箱这个，目前实话说，还不怎么实际。

我们实际上认为，未来的丰田下一代或再下一代THS混动系统中，搭载MT变速箱的可能性不小，因为这东西是真的可以有效提高整套混动系统的高速油耗表现，而即便是MT变速箱，控制方式也大概率是自动控制。换句话说，并不存在一些消息所言的，以后的丰田混动车要“自己踩离合换挡”的情况。这种新系统的换挡方式，仍然是我们熟悉的“自动挡换挡模式”，它只是把换挡结构换了一下而已。

而至于纯电车领域，我们不认为丰田未来会在普通的，走量用的电车上应用这种多挡变速箱系统。就算有，也只会出现在类似于“LFA换代车”之类的高端车型上。

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