為什麼有些混動車仍然需要變速箱？

這一次測評全新比亞迪唐DM之後，我們還專門拿出一期節目來給大家講解比亞迪的混動技術，其中涉及到一個很重要的內容：為什麼諸如豐田THS、本田i-mmd或通用Vortec混動系統就不需要變速箱，而像比亞迪或其它不少混動車型仍然配有傳統變速箱？

要解答這個問題需要從混合動力的根本原理講起——混合動力為什麼能夠比單純的內燃機驅動更加省油？

這是因為內燃機在不同工況下的運轉效率存在很大差異，只有很窄的一部分工況才能夠達到高熱效率運轉即最佳的省油效果。而日常行駛的大部分工況，其實都遠遠偏離高效區。

深藍色區域是內燃機熱效率最高的區間，很窄很小的一個區域，越往外的顏色表示熱效率越低

那麼有沒有什麼辦法能夠使內燃機始終保持在高熱效率運轉區呢？常規的傳動方式肯定做不到，因為它是實時功率跟隨的——你行駛需要多大的功率，內燃機就輸出多大的功率（如果簡單忽略傳動能量損耗的話）。

而混合動力系統就能夠做到這一點：通過電機和電池組成的電控系統，來為內燃機調節輸出功率。

如果行駛功率需求小於內燃機高效工況出力，則通過行駛充電的方法把一部分內燃機輸出的動能轉化為電能暫時存儲到電池中；

而當行駛功率需求大於內燃機的高效工況出力時，則通過油電共同驅動的方式把這部分電能再釋放出來；

或者當車輛處於走走停停等極低功率需求時，乾脆採用具有零起特性的純電驅動而把內燃機停機，因為這種工況如果用內燃機直接驅動，那麼效率是特別特別低也就是極其極其費油的。

簡單來說就是可以把電機和電池理解為一套能量的蓄水池，通過不斷注水放水來補充或分擔內燃機的輸出功率，使內燃機要麼不工作，要麼儘可能保持高效工作。

通過將各種動力需求下的工況都儘量調節到高熱效率區（深藍色區域），來提高內燃機的整體運轉效率

原理很簡單對不對？但執行起來可沒這麼簡單。

要知道如果想把內燃機的工況永遠調節到高效區間，那麼則需要在轉速和扭矩兩個維度上進行調整，即調速和調扭兩個方向，前者橫軸，後者縱軸。

對於像比亞迪唐或大部分採用P0/1/2/3/4位置並聯離散電機的混動系統，由於電機與傳動系統採用並聯佈置，電機的定子端固定，轉子端與並聯軸共速，所以這種情況下電機只能為內燃機調節扭矩，卻不能調節轉速，即不能在內燃機和車輪之間做出不同的傳動比，換而言之只能在縱軸上調整，而對於橫軸無能為力。這樣的結果就是效率的優化能力非常有限，未必能夠“切”進高效區。因此這種並聯離散型電機的混動系統仍需要配備傳統的變速箱，把調速維度交給變速箱來解決。只有同時把橫軸和縱軸都進行調節，才能夠最大程度提高內燃機的燃效。

並聯的離散型電機只能在扭矩維度也就是圖中的縱軸方向調節內燃機的動力，這種情況下的效率優能力非常有限，未必能夠“切”進高效區

那麼為什麼諸如豐田THS、本田i-mmd和通用Vortec這樣的雙電機系統就能夠替代變速箱呢？這是因為它們的雙電機系統能夠在內燃機和車輪之間做出不同的傳動比。

那是如何做到的呢？

首先我們來看豐田的混動系統THS，這是一種標準的Power-Split動力分流式混動系統，它通過一個行星齒輪組來把內燃機、一號電機和二號電機組合在一起。二號電機與行星齒輪組的齒圈即輸出端連接，這意味著它與輸出端永遠保持同轉速，只能起到調節扭矩維度的作用，你也可以簡單把它理解為調扭電機。

而關鍵點在於一號電機，由於行星齒輪組的傳動原理，當位於太陽輪的一號電機以不同方向不同轉速旋轉時，處於行星架端的內燃機和處於齒圈的二號電機之間就會出現不同的傳動比！所以你可以把一號電機理解為調速電機，當然它在調速的過程中也會輸出一部分扭矩，只不過它的主要功能是調速，順帶與二號電機一起來給內燃機調扭。與此同時一號電機還肩負著行駛中“拽起”內燃機和車輛停止時原地發電的功能。就是由於一號電機的存在，豐田THS才不再需要額外的變速箱，且本身這種調速能力也是可以實現連續無級可變的，所以豐田THS有了一個額外的名字：ECVT。

通用Vortec系統與豐田THS基本相同，只不過結構更復雜，採用雙電機+雙行星排+三離合器的結構，本質除了能靠電機本身來調速調扭以外，還能夠依靠不同離合器控制行星排做出不同的出力排列組合。另外就是有了離合器的加持，能夠更好地實現兩臺電機的出力特性。只不過通用這套系統的劣勢在於成本高結構複雜，且由於內燃機效率上的劣勢，所以最終的省油結果並未超越豐田。

本田i-mmd採用了不同策略，它是以Series串聯式的方式來佈置兩臺電機，即一號電機作為發電機連接內燃機，而二號電機作為牽引電機連接輸出端。兩臺電機之間本身是機械解耦的，只以電能路徑連接。是行駛中內燃機驅動一號電機發電，把電能輸送給二號電機驅動車輪。只不過，在它們之間還有動力電池作為功率的調節介質，如果驅動功率需求小於內燃機高效工況，那麼電池暫時“吃掉”這部分功率，並在純電驅動或驅動功率需求大於內燃機高效工況下再把它“吐出來”。就這麼簡單。

真的這麼簡單麼？還早著呢！這隻解釋了本田i-mmd如何調節功率，還沒有講它如何在扭矩和轉速兩個維度上獨立調節內燃機的工況呢。如何實現的呢？靠改變一號電機的勵磁特性來實現。通過變頻器控制一號電機不同的勵磁特性來為內燃機做出不同的負載率，即相同功率下不同的轉速和負載比例（二者是完美反比關係）。即你可以把本田i-mmd的原理拆開成：電池負責調功率，一號電機的勵磁特性負責調轉速和扭矩和比例，以這樣兩個維度的方式來保持內燃機的高效運轉區間。

是不是很容易理解呢？這就是為什麼豐田本田通用的雙電機混動系統不需要變速箱的實質原理。而其它的許多混動系統，甚至包括本田自己的單電機/三電機系統反而需要變速箱的原因。