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ZF是全球知名的變速箱供應商,在商用車和乘用車領域,都佔據舉足輕重的地位。目前乘用車AT的主力產品為8擋AT變速箱(8HP系列),主要配套BMW、奧迪、克萊斯勒等國際一線品牌。

為進一步提高燃效和效能,ZF一直持續對8HP系列縱置變速箱進行優化提升,ZF 8HP以發展了三代(2018年量產第三代)。並且根據ZF預測,到2030年至少70%的新車仍將配備內燃機,不僅僅是以傳統內燃機的方式存在,還包括HEV或者PHEV等電氣化車型。

近日,在全球科技日上,ZF向媒體展示了全新一代8AT變速箱,其主要就是面對電氣化車型而開發,不僅可用於插電式混合動力車型,同時也適用於輕混和傳統燃油發動機。

從2009年推出第一代8HP系列變速箱,至最新推出的全新一代8AT變速箱,8HP系列已發展至第四代,第四代8AT代號為8HP60、8HP80,根據匹配電氣系統的不同,分別帶有conv、MH、PH字尾。相比前三代8HP系列變速箱,第四代8HP是一個全電氣化的模組化創新解決方案,承載扭矩覆蓋600Nm-1000Nm。

新一代8AT仍是由四組行星齒輪和五組換擋元件組成,通過微調摩擦功率進一步提高執行效率,當然其主要優化並不僅僅在內部齒軸系的優化上,畢竟已經經過三代的革新,這次的主要改變集中在整合化、模組化的設計,附件系統的優化以及電氣系統的重新設計等方面。

傳統8A(8HP60 conv)適用於600Nm和800Nm兩個扭矩段,包含機械油泵和電子油泵,電氣化主要是通過BSG電機(P0)方式實現。

輕混8AT(8HP60MH MHEV)採用48V電氣系統,可匹配600Nm和800Nm兩個扭矩段,根據電機位置不同,包括P1和P2兩種構型。P1構型為電機至於液力變矩器之前,電機與發動機之間通過扭矩減震器連線。P2構型在電機和液力變矩器之間增加K0離合器,這在第三代產品中是沒有的。

所匹配的48V輔助電機最大功率可以達到25kW,幾乎能夠在車輛的所有工況下參與工作,除了通過能量回收,提升燃油經濟性之外,還能夠在車輛啟動和加速過程中提供助力,優化發動機在最佳工作點附近工作,大大減少發動機的汙染物排放。

插電混8AT(8HP80PH PHEV)採用P2構型,電動機的峰值功率最大可以達到160kW,最大扭矩為450Nm。

新一代8AT最大的亮點就是變速箱高度的整合化與模組化,能在基礎尺寸幾乎不變的情況下,延伸出MHEV、PHEV的產品序列,可適配電機功率從第三代的15kw-100kw提升到了24kw-160kw。

新一代PHEV高壓電機為ZF自主開發,使用焊接銅棒代替盤繞銅線,在不增加變速箱的體積情況下,大幅度提高了銅的填充水平,顯著提升變速箱的功率密度。和傳統技術相比,在同樣的封裝尺寸,能夠匹配更高功率的發動機。

當前市面上的多數混動變速箱,基本上都是將電機的電子控制單元採用獨立安裝的方式,將其密封在一個小型的機箱內。而ZF的新一代混合動力變速箱則是將電子控制單元完全整合到變速器殼體內,這樣,減少走線,安全性得到提升,也節省裝配時間,減少維護費用。高密度的整合使ZF混合動力8AT變速箱比其傳統的混合動力變速箱具備更加明顯的優勢。

新一代8AT高度整合化的重要技術支撐是其採用了全新的小體積液壓控制系統,主要得益於使用直接換檔閥,為電子元件騰出了安裝空間,相比第三代8速自動變速器的液壓控制單元需要3.1L的容量,新一代變速箱僅需1.8L。

新一代8AT變速箱,主要是針對混動車型進行研發的,所以在液壓供油方面也跟過去匹配傳統內燃機的8AT變速箱有了較大區別,在過去使用兩套供油系統:一個是高效率的機械葉片泵,由內燃機直接驅動;另一個是依靠電驅動的電子泵或儲能器。

在新一代的8AT變速箱上將採用單一的功率分流泵,當內燃機關閉後,油泵會由一個小型的、直接連線的電機驅動,滿足各種工況下的液壓需求,系統的執行效率更加高效。

根據官方測試資料,以2.0L某測試車型為例,採用P2 MHEV 8AT能降低15g/km 的CO2排放量。

根據ZF的投產計劃,新一代8AT變速箱將於2022年在德國薩爾布呂肯市開始生產,隨後投放中國和美國兩大市場。目前BMW和飛雅特克萊斯勒集團均與ZF簽訂了新一代8速自動變速箱採購大單,未來將應用在旗下混動車型上。

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