E-CVT:你們別誤會,我和CVT一點關係也沒有

朋友,你聽說過E-CVT嗎?它是不是普通CVT加了個電機?你知道雅閣混動的E-CVT、凱美瑞混動的E-CVT和君越混動的E-CVT有什麼區別嗎?你知道傳說中的“豐田混動技術壁壘”是什麼嗎?那麼請跟我一起收看本期的走進科學,邦老師為你揭秘E-CVT!

■ 先說說燃油車的CVT

CVT指的是無級變速器,這東西日系的廠商非常喜歡,估計很多朋友也是CVT的用戶。它與AT或者MT不同,沒有齒輪和撥叉,只有兩個錐盤,一根鋼帶和一個齒輪,導致它的速比不是間斷的點,而是一系列連續的值,比如可以從10一直變化到1。這東西的優點就是平順經濟;缺點嘛,很容易打滑,而且鋼帶的受力有限,沒法匹配大發動機。


E-CVT:你們別誤會,我和CVT一點關係也沒有

▲ 普通AT變速器,使用不同齒輪之間的齧合實現變速



E-CVT:你們別誤會,我和CVT一點關係也沒有

▲ CVT變速器

■ 豐田的E-CVT其實是動力分配系統

說到E-CVT就不能不提豐田,豐田旗下的混動車搭載的都是這款變速箱,那麼這是不是給普通的CVT加了個電機呢?

倆字:不是,他倆毛關係沒有。

豐田的E-CVT其實是一個動力分配系統,這個東西就是被吹爆了的,傳說中的“豐田技術壁壘”,“豐田混動系統牛逼的關鍵”,有的時候被稱為豐田的“行星齒輪系統”,“功率分流”、“PSD”等等,下面給你們好好講講這個東西。

先說它的特點,豐田的混動系統是真正的“混動”,這裡大家先需要了解一下混動系統的分類:

1. 串聯式:發動機驅動發電機,通過電動機輸出的能量驅動車輛前行,這種方式在公交車和客車上比較常見;

2. 並聯式:發動機和電動機均可單獨驅動或共同驅動,這種方式不需要發電機,電池沒電了以後就只能靠發動機進行驅動,插電混動車一般都是這種;

3. 混聯式:串聯和並聯混合的方式,發動機的動力輸出一部分驅動汽車,一部分可以用來發電,電動機可以單獨驅動,也可以和發動機協同工作,也就是豐田的混動技術。


E-CVT:你們別誤會,我和CVT一點關係也沒有


可以理解為兩個人一起騎自行車,在起步、巡航、加速和制動過程中,精準的判斷到底是誰來騎車。

那麼他是怎麼實現的呢?

這套動力分配系統由發動機、2個電機和一套行星齒輪系統組成,圖嘛,就是在下面這個,相信很多人都見過,不過由於它很經典,所以我們再拿出來聊聊。


E-CVT:你們別誤會,我和CVT一點關係也沒有


發動機與行星齒輪座(藍色的圈圈)相聯,當發動機轉動時,行星齒輪與中心齒輪和外齒圈咬合並推動二者向同一方向旋轉(看不懂這句話的你就理解成他們轉起來了),這個時候:

1.大部分扭矩(豐田設定為72%左右)分配給了外齒圈(紅色的大圈圈),把小部分扭矩傳給了太陽輪(中間綠色的小圈圈);

2. 獲得了大部分扭矩的外齒圈聯接到差速器,然後再聯接到車輪。獲得小部分扭矩的太陽輪則與一臺既是電動機又是發電機的電機的1號電機相連,驅動它發電。

那麼2號電機是幹什麼的呢?2號電機也是電動、發電兩用電機,與外齒圈相聯,它能抽取1號電機發的電和電池組的電,對來自發動機和動力分配器的扭矩補充更多的扭矩。

實物是這個樣子的:


E-CVT:你們別誤會,我和CVT一點關係也沒有


這套系統的最大優勢就是聰明靈活,任何時間,發動機和電機都可以通過對當時工況的判斷,推算出是誰來工作,還是一起工作。

隨便舉個例子,比如說起步,這個時候只有電機參與驅動,為啥呢?因為一開始你的車輪(外齒圈)沒動的時候,行星齒輪座被髮動機帶著順時針轉,導致行星齒輪逆時針轉,這個時候可以理解為在熱車。


E-CVT:你們別誤會,我和CVT一點關係也沒有


仔細看這個圖,行星齒輪雖然公轉是順時針的,但自轉時逆時針的

然後2號電機帶著外齒圈車輪開始轉動,外齒圈的速度低於行星齒輪座,行星齒輪依舊反著轉,所以發動機只帶動1號電機發電,不推動車輪,車輪由2號電機驅動。

加速的時候,隨著外齒圈的正向轉動速度的加快,四個行星齒輪反向自轉的速度下降,當齒圈轉速與行星齒輪座相同時,行星齒輪只剩下公轉,這時行星齒輪座(發動機)啟動,通過四個已經不再自轉的行星齒輪,同時推動行星齒輪座(車輪)和太陽輪(一號電機),一號電機繼續向二號電機供電並通過PC向動力電池充電。


E-CVT:你們別誤會,我和CVT一點關係也沒有


更詳細的就不多說了,總之豐田的這套系統,就是能在不同的工況,通過精密的計算,實現發動機和電機的協同或單獨工作,它並沒有變速箱的存在,E-CVT只是“掛名”。

■ 通用的E-CVT——是個比豐田還複雜的行星齒輪

豐田給上面的系統申請了專利,也就是說,雖然各家工程師對他的原理門兒清,但也不能直接“抄襲”這套系統,於是他們開始想辦法避開豐田的專利,比如下面我們要講的通用,它旗下的混動車型,比如君越混動,搭載的變速器也叫“E-CVT”。

先說通用與豐田的核心區別:

1. 通用用了兩個行星齒輪組,豐田用了一個;

2. 通用的系統裡有2個離合器。

而連接方式則是,發動機接1號齒圈,1號電機接1號太陽輪,2號電機接2號太陽輪,1號太陽輪與2號太陽輪通過離合器鏈接,兩套行星齒輪座都連接車輪。


E-CVT:你們別誤會,我和CVT一點關係也沒有


同樣是行星齒輪,但連接的方式不一樣,下面的對比圖很直觀的說明了不同點:


E-CVT:你們別誤會,我和CVT一點關係也沒有


下面舉幾個例子說明這套系統是怎麼工作的:

比如起步,與豐田一樣,這套系統起步靠的也是電機,發動機不工作,2號電機驅動2號太陽輪,動力通過齒輪座圈傳遞給車輪。再比如你想起步的更快,這個時候1、2號電機同時工作,理論跟2號電機單獨工作一樣。

再比如高速巡航,發動機一部分動力直接通過1號齒輪座驅動車輪,另一部分通過1號太陽輪傳給2號外齒圈,再傳給2號齒輪座驅動車輪;2號行星齒輪還順便給2號電機發電,發出來的電要麼給1號電機,讓1號電機驅動1號太陽輪,要麼給電池……是不是很複雜?


E-CVT:你們別誤會,我和CVT一點關係也沒有


順便說一下這兩個離合器的用處,是用來鎖止行星齒輪的,使車子能實現固定齒比行駛。然後這兩個離合器通過不同的通斷情況實現高速和低速巡航,我們上面講的高速巡航,是斷開了離合器1,接入了離合器2.

那麼這套系統費勁吧啦搞了一圈,為的是達到比豐田更多的傳動比,使得全速範圍內都有比較好的燃油經濟性。

■ 本田的E-CVT——三家裡最簡單粗暴的

這麼一看,除了通用和豐田,怎麼本田旗下的雅閣混動也搭載的是“E-CVT”?這又是什麼玩意?邦老師再給你講講本田。

本田混動跟豐田和通用最大的不同是,它給這套系統取了個炫酷的名字——i-MMD混動用來宣傳……

對不起,開玩笑的,最大的不同是它沒用行星齒輪,機械連接和動力傳遞全靠軸,所以理解起來比較簡單……

本田的i-MMD混動系統由發動機、兩個電機、離合器、三根軸組成

,連接方式看下面的圖,發動機通過離合器連接到發動機輸出軸,在離合器前通過齒輪與發電機連接;電動機直接連接電機輸出軸;在發動機輸出軸和電機輸出軸之間有第三根軸,這根軸將動力傳遞到車輪。


E-CVT:你們別誤會,我和CVT一點關係也沒有


這個圖比起上面那兩個來說,簡直好懂的過分:

1. 純電動模式下,發動機不工作,離合器斷開,電機通過齒輪驅動車輪;

2. 發動機通過發電機發電,離合器斷開,電機通過齒輪機構驅動車輪;

3. 發動機直接輸出轉矩,離合器結合,驅動車輪,電機也同時驅動車輪。

因為豐田的行星齒輪無法解耦,發動機必須把動力分給兩臺電機,導致部分能量在轉換時發生浪費;並且齒輪的速比範圍小,在某些非常用車速區間燃油經濟性不好,而本田在高速的時候可以發動機直連車輪,實現更直接動力輸出。

所以本田的E-CVT也不是CVT……它的發動機用一個離合器就能驅動車輪了。

■ 邦點評

好的,E-CVT這個複雜的問題我們終於講完了,大家也明白了,E-CVT並不是一個CVT變速箱加電機,而是套“動力分配系統”,或者說一套狹義上的“混動系統”,邦老師也不知道廠商為啥給他們取這麼名字來混淆大眾的視聽,但是你也不能在配置表裡寫,這輛車沒有變速器吧……所以這名字可能也是為了方便大家記憶。

其實三家的混動技術誰優誰劣到現在也沒個確定的答案,但能確定的是三者都能省油,至於省多少,跟你的車型、駕駛方式都有關,大家想買混動車的話,哪個順眼,哪個打折,哪個你老婆喜歡,隨便挑吧,不必在技術上過多就糾結。

好的,這次講完了大家還有什麼不懂的,歡迎給邦老師留言,我們下次見,拜拜。


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