【真实案例|机械与传动】项目名:Porsche Taycan 后轴两速电驱传动系统 官方资料编译 · 工程点评
项目类型:乘用车电驱传动系统(后轴两速) · 厂商:Porsche(保时捷) · 首发年代:2019 起量产
一、项目概述(为什么要做“两速”)
Taycan 在后轴采用两速变速箱:一挡用于强加速与低速牵引,二挡用于高速巡航效率与极速能力;前轴为一体化单速行星齿轮。该“前单速 + 后两速”的架构旨在同时获得低速爆发力与高速效率/最高车速,兼顾性能与能耗。
一句话:两速让电驱“既能冲、也能省”,且通过软件定义的换挡策略在不同驾驶模式下呈现不同特性。
二、软硬件架构(自上而下)
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层级
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组件
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要点
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车辆控制
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整车控制器 + 驾驶模式(Normal/Sport/Sport Plus)
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根据踏板开度、车速、牵引力与热管理,触发一挡/二挡逻辑与扭矩限值。
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后轴 e-Drive
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永磁同步电机 + 两速变速箱(离合/狗牙机构)+ 差速器
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一挡低速大扭矩;二挡长传动比兼顾高速效率;需要精准同步控制以降低换挡冲击与NVH。
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前轴 e-Drive
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永磁同步电机 + 单速行星齿轮(约 8:1)
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结构紧凑、常规单速;在部分工况可单独驱动,降低系统损耗。
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热与润滑
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油喷/油冷回路 + 机械润滑与密封
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高速齿轮啮合与轴承温控;回油分离与抗泡是效率/寿命关键。
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软件与标定
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换挡转速/车速映射 + 模式化策略
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Normal 下优先二挡巡航,需大开度才落一挡;Sport/Sport Plus 更积极使用一挡以提升加速与响应。
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三、设计要点(工程细节)
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传动比阶跃:二挡传动比约为一挡的“约一半”,在约 80 km/h(≈50 mph)一带可完成换挡;阶跃要兼顾加速延续性与高速效率。
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离合/同步:采用高速电机扭矩配合与换挡同步策略,抑制脉动与冲击;NVH 由齿面修形、箱体模态、软件降噪共同保证。
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能效策略:在巡航/匀速区间,系统更倾向于用二挡并减小后轴电机负担(必要时部分工况由前轴承担),以降低铜损/铁损。
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热管理:连续高负荷下需要油冷抑温、优化回油与挡板结构,避免搅油损失与起泡导致的油膜破裂。
四、与“最新技术”的关联(2024–2025 行业动向)
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两速 e-axle 正在被更多供应商验证:例如 ZF 推出的两速电驱,目标是以更宽速域效率覆盖来提升续航并优化高速性能。
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软件定义传动(SDT):通过模式化换挡/扭矩分配,使同一硬件在“舒适/性能/节能”之间快速切换,减少多机型差异化硬件。
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预测性维护:在量产车上引入齿轮箱与轴承温度/振动监测并非标配,但高性能平台逐步引入更精细的状态监测与限扭策略。
五、项目效果(公开信息口径)
加速与极速
一挡支持强加速,二挡保证高速巡航与最高车速能力。
效率覆盖
二挡将电机工作点拉入更优效率区,改善长距离/高速路况能耗。
模式差异化
Normal 更偏效率;Sport/Sport Plus 更偏性能,换挡点与落挡策略不同。
系统协同
“前单速 + 后两速”在不同场景下分担牵引与能耗,兼顾体验与续航。
六、工程点评(可迁移经验)
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“两速”不是为了复杂而复杂:它解决的是电机在“低速大扭矩/高速高效率”两端的物理矛盾;前提是软硬件协同到位,否则得不偿失。
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NVH 与换挡品质是成败关键:齿形/齿向修形、箱体模态、扭矩填充与同步控制要联合设计与标定。
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热管理与油路设计要提前仿真:高速齿轮对油气分离和抗泡非常敏感;回油路径、挡板与油面高度决定极限工况表现。
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如何套用到非乘用场景:对 AGV/AMR、小型特种车,可用“低速牵引挡 + 高效巡航挡”的两速思路提升爬坡/牵引与续航的统一性;但要评估换挡频度与成本收益。
七、实施建议(给工程团队)
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基线建模:建立电机效率地图与单速基线能耗/性能曲线,评估两速收益区间。
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传动设计:确定两挡传动比与阶跃;做齿面接触/弯曲 FEA,轴系临界转速与箱体模态仿真。
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热润滑:CFD 评估喷嘴角度/流量、回油路径与抗泡;设计旁路过滤与限压阀。
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控制标定:建立换挡/落挡逻辑与扭矩填充;按 Normal/Sport/Sport Plus 设不同策略。
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体验与耐久:台架稳态 + 循环耐久 + 车载路谱;NVH 与换挡品质主观客观联合评价。
参考与来源(公开官方/媒体资料)
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保时捷官方新闻室:Taycan 动力系统与“后轴两速”介绍(含示意图)。
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保时捷官方技术资料 PDF:前轴单速约 8:1、后轴两速的官方说明。
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Car and Driver 技术解读:换挡点约 50 mph,二挡传动比约为一挡的一半等工程细节。
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WIRED 技术报道:两速电驱的行业意义与实现难点。
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ZF 两速电驱新闻稿:供应商侧两速 e-axle 的效率/续航动因与实现路径。
以上为公开可查资料,
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