舍弗勒两挡减速器
技术详解
1 多挡化的需求和优势
电驱动的发展方向，一是更高的功率、扭矩密度，更高的极限输出
转速，更高的系统效率，更低的系统成本，更高的NVH性能，这样
的背景诞生出了非常多元化的细分的技术路线，比如说高速化、油
冷、高压化、断开装置、双电机、SIC、励磁，等等。
Schaeffler 2-Speed Transmission
多档可以增加扭矩，同时提高了车辆的速度，增加的扭矩把电机变
得更小一点，这样可以减少损失，同时实现更高的效率。
通过配备两档之后，不仅可以增加在低档的最大扭矩还可以提高最
高的车速，可以优化电机的最佳的高效区间，同时增加续航里程。
多档化是一个好的技术方案，比如两档变速箱在低速档的时候把速
比做大一点，加速时间、爬坡性能会好一点，高速档的时候可以把
效率做高一点，所以在一些性能车做一些多档的解决方案。
但是随着电机转速越来越高，可以把速比做大一点，并且随着碳化
硅这些技术的应用，多挡的整个差异化也不是我们想象的那么明显，
所以有一部分企业的选择就是用高转速电机或者用碳化硅技术来做
这些性能车，这样也能达到同样的效果。
从控制角度来讲，电机的响应快，多档在档位切换过程当中有时间
的损耗，加了一个档位之后又要在换档过程当中去解决这些问题，
这个时间怎么平衡，或者怎么把它做得更快一点，这是需要去考虑
的一个因素。
随着电机性能的发展，现在电机效率带宽已经做得非常宽了，如果
我们要是进攻德国市场，多档的确是有需求的，因为他最高车速需
要做到250公里甚至更高，这样单档很难覆盖住低档的加速性能和
高速油耗，但是在中国的工况情况下面目前电机的发展来说，单档
已经可以满足中国客户基本的需求了。
porsche taycan 2 speed transmission
六个维度总结一下多档化的优点：
第一：降低电机的性能需求，一档的大传动比可以减少电机最大扭
矩和峰值功率，二档小传动比可以降低电机最高转速，降低对驱动
电机的性能需求。
第二：提升整车动力性，采用相同电机，一档大传动比可以提升加
速、爬坡性能、二档小传动比可以提升最高车速，提升整车的动力
性能。
第三：提升整车的经济性，通过对两个速比以及换档规律的优化，
可以改善电机运行的效率，提升整车的经济性增加续航里程。
第四：改善NVH及可靠性，二档小传动比降低了电机最高转速，降
低驱动系统高频啸叫和高速振动，提高整车品质，改善NVH性能，
同时改善高速旋转件失效风险。
第五：匹配油冷扁线电机。降低了电机峰值转速需求，规避扁线电
机高速集肤效应，充分发挥油冷扁线电机的技术优势，极大地提升
电驱动系统和功率密度。
第六：降低系统成本。若保持相同的动力性及经济性需求，通过降
低电机性能需求及电池容量，可降低系统成本。
2 恩斯克两挡电驱动的开发
我们在开发电驱总成的时候，如果可以利用量产的电机和逆变器，
可以减小开发成本、缩短开发时间。
为了应对该需求，恩斯克华纳制作并测试了一个两挡变速器样机，
用来验证两挡变速器实现电机小型化的可能性。
恩斯克在原有电机上，将单挡变速器替换成两挡变速器，搭载在一
款量产的电动乘用车上进行测试。
由于两挡变速器能实现更大的齿比，所以它能获得更大的输出扭矩。
如果用一个更小的电机搭配两挡变速器，能实现同等效果的扭矩输
出；用一个小型化的电机，搭配上两挡变速器之后，能实现更大的
扭矩。
由于有了两挡变速器，它有更大的速域范围，能实现更大的车速。
如果在现有的驱动电机和逆变器的基础上搭配两挡变速器，能实现
更大的驱动扭矩，可以驱动SUV、皮卡和一些轻型卡车，恩斯克的
简易平行结构的两挡变速器里面有两个新开发的产品，一个是离心
式多模离合器，另外一个是电控离合器组件，这个产品都是为两挡
变速器样机新开发的产品。
恩斯克两挡变速器采用的是平行轴结构，有低速齿和高速齿两种，
低速齿上搭载的是离心式多模离合器，用于控制低速齿的动作；高
速齿上搭载的是电控离合器组件，用于控制高速齿的动作，这两个
件都是安装在中间轴的位置。
变速控制单元（TCU）有两个方面的作用：一是对执行电机做简单
的扭矩控制，另外是通过修改CAN的扭矩信号，每隔10ms向原有
设备发送扭矩信号，对驱动电机做扭矩控制。
恩斯克通过实车验证了离心式多模离合器和电控离合器组件可以简
易的实现两挡变速，用一个简单的执行机构和控制驱动电机的扭矩，
就能够实现平顺和连续的换挡。
3 舍弗勒两挡变速器
舍弗勒在电驱动领域的探索由来已久，经过多年的锐意进取，公司
在电动化动力总成零部件的研发和生产上积累了丰富的专业知识和
经验。2017年到2019年间舍弗勒陆续投产多个混合动力模块和电驱
动桥项目，如图1、图2所示。
图1 舍弗勒新能源动力系统工厂布局
图2 新能源动力系统车型搭载
4 舍弗勒两挡变速器开发背景
舍弗勒开发的电桥为混合动力和纯电动汽车提供了一种模块化的解
决方案。该系列的入门级产品为单挡速比，采用同轴式或平行轴式
设计。
由于采用了行星齿轮差速器，减速器非常紧凑，无论电机是否内置
功率电子设备，都可以为其提供足够的安装空间，包括永磁同步电
机（PSM）或异步电机（ASM）。
在基本配置的基础上，还可以添加其他功能单元，例如集成停车锁。
针对插电式混合动力汽车，如果车辆要求高动态性能、高达120公
里/小时的纯电动行驶速度和更高的车速，还可增加一个减速齿轮。
此外，利用舍弗勒开发的两挡电桥，还可以通过扭矩矢量分配单元
来提升车辆的侧向动态性能。该功能通过增加一个变速箱和7kW的
电机来实现。如图3所示。
图3 电驱系统展望图
5 舍弗勒两挡变速电驱系统介绍
作为舍弗勒集团第一款量产的2挡电驱桥减速器，首次应用于长安汽
车与长城汽车，平行轴减速的行驶搭载于车辆的后桥，如图4所示。
1）总成布置：驱动电机与减速器差速器输出端为平行式布置形式；
采用行星系齿轮减速装置，可实现2种速比的动力输出。
如图3、图4、图6所示。减速器齿轮齿数，详见表1；电驱系统参数，
如表2、图5所示。
图4 整车架构
表1 电驱减速器齿轮齿数
序号 项目 齿数
1
行星系
太阳轮齿数 41
2 行星轮齿数 19
3 齿圈齿数 79
4 一级减速 一级主动轮齿数 26
5 一级从动轮齿数 43
6 二级减速 二级主动轮齿数 21
7 二级从动轮齿数 64
8 一级减速比
9 二级减速比
motor speed
I I3 [3 1 łÍ
z,,=64
Output Left Output fright
T Out
LÆ
n Out
Left
T Out
Right
n Out
Right图5 电驱系统布局图
i: i G1:
i G2:
Input
Output
İeft
Output
righ
图6 减速器剖面图
图7 电驱系统爆炸图
如图6、图7所示，行星系装置与同步器单元为同轴布置且同步器单
元的输出端与2级减速装置为花键联结，采用轴承进行支撑。 2）
减速轴系：太阳轮输入轴与驱动电机转子轴通过花键联结（花键处
涂抹锂基润滑脂）；输入轴两端通过圆锥滚子轴承进行支撑， 且
与太阳轮输入轴为同轴布置，中间采用滚针轴承进行支撑；中间轴
两端通过圆锥滚子轴承进行支撑，中间轴齿轮通过花键压装到中
间轴上；如图6所示；
3）减速轮系：减速比通过行星齿轮组实现；太阳轮输入，齿圈固
定，行星架输出为1st；太阳轮输入/输出为2nd，同步器齿套与主减
主动齿轮联结，还有平行轴减速；如图5所示； 4）换
挡同步器机构：换挡电机通过平面齿轮，驱动滚珠丝杠带动换挡拨
叉实现同步器换挡；同步环采用“背对背”式方案；如图8所示。拨叉
采用杠杆式方案，将拨叉槽口与滚珠丝杠螺母进行联结， 可通过滚
珠丝杠螺母的轴向移动，带动拨叉绕旋转支点进行旋转，
从而实现挡位的切换。如图9所示。该系统由无刷直流电机、平面减
速齿轮、滚珠丝杠、拨叉系统组成。
表2 电驱系统参数表
序号 数据
1 结构 平行轴式
2 挡位数 2
3 1st
4
挡位
2nd
5 电机换挡
6
换挡方式
同步器方案
7 峰值输出扭矩 2850Nm
8 驱动电机峰值扭矩 195Nm
9 驱动电机峰值转速 13300rpm
10 驱动电机峰值功率 85kW@10s
11 减速器效率 95%
12 X*Y*Z **
13 油量
Forward(126km/h) 13300rpm
14 1st最大输入转速
Reverse(-50km/h) -5300rpm
Forward(210km/h) 7600rpm15 2nd最大输入转速
Reverse(-50km/h) -1800rpm
Forward(210km/h) 1508rpm
16 最大输出转速
Reverse(-50km/h) -357rpm
17 重量（不含油）
4)精度
技术特点：
1)最大驱动力2600N；
2)最大驱动行程±10mm；
3)动态响应20ms——300ms；
图8 换挡系统布局图
图9 换挡系统挡位图
如图10所示，换挡电机驱动序号20进行旋转（该轮为面齿轮，优点
无轴向力，与Audi的冠状差速器为同一原理），带动序号30旋转
（滚珠丝杠的螺杆，采用滚珠内循环），因其螺杆的滚道，可促使
序号80产生轴向位移，从而驱动换挡拨叉进行旋转。
图10 换挡系统减速&驱动机构
5） 轴承：电驱系统的单排行星系采用球轴承进行支撑；中间轴（左/
右）轴承、输出轴（左/右）轴承、差速器（左/右）轴承均为锥轴承；
6） 壳体：采用传统的对半式结构，壳体采用压铸工艺制作；因输
入端设计有单排行星系，为保证装配的便利性，壳体左侧设计有压
板，便于整箱装配。如图11所示。
图11 壳体轴侧图
7） 差速器：采用普通式开放式差速器，如图6所示；
8） 润滑方式：飞溅润滑方式，通过在壳体内腔设计有导油筋，实
现对同步器、行星系、轴承与其他摩擦部件的润滑；如图12所示。
图12 壳体内腔润滑
9） 密封方式：因驱动电机与发电机均采用水冷方式，从图13分析，
电机与变速箱采用的是高速油封进行密封；半轴两端采用油封进行
图13 差速器密封方式
密封。
6 舍弗勒两挡变速器动力流解析
挡动力流：动力经太阳轮输入（齿圈固定），最终由行星架
输出，将动力传递到中间轴，经主减速器将动力输出到轮胎；如
图所示。如图14所示。
图14 1挡动力流 图14 2挡动力流
挡动力流：动力经太阳轮输入/输出，将动力传递到中间轴， 经
主减速器传递到差速器；如图14所示。
挡动力流：同步器置于中位，动力不输出。如图15所示。
图15 空挡动力流
7 搭载车型介绍
1） 长安CS75 PHEV：长安CS75 PHEV新车首次应用P134技术
平台，搭载前后三电机+涡轮增压发动机的组合，从而实现
全时电四驱。
其中涡轮增压发动机，最大功率105kW。P134结构的前双电
机+后桥独立集成电机组成的三电机系统中，P1电机（70kW）与 发
动机曲轴相连，主要负责启动机+发电机的工作，不参与动力输出。
P3电机位于前轴动力输出端，可输出70kW最大功率，200N·m的 最
大扭矩，前桥的减速器由GKN提供，是一个多模组的单级减速器。
P4电机与舍弗勒提供的两挡减速器位于后桥，可以输出80kW最大
功率、200Nm的最大扭矩。
2） 长城P8 PHEV
与众多纯电动汽车采用单速减速器的做法不同，WEY为P8的后轴匹
配了一部舍弗勒两挡减速器。纯电机在常规转速下如果直接输出动
力，只能维持110公里/小时左右的时速，在四驱模式下会拖累前桥
的汽油发动机。匹配两挡减速器后，P8能够在纯电模式下达到130
公里/小时的车速，可以很好地配合前轴的汽油动力部分。从上述介
绍可以看出，舍弗勒的2挡电驱桥是非常不错的产品，然而针对目
前的国内/外市场，单一的减速器系统并不受客户的青睐，需要结合
自身优势，强强联手，推出更佳优秀的三合一电驱动产品。
