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有什么區(qū)別嗎?你知道傳說中的“豐田混動技術壁壘”是什么嗎?那么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(xù)的值,比如可以從10一直變化到1。這東西的優(yōu)點就是平順經(jīng)濟;缺點嘛,很容易打滑,而且鋼帶的受力有限,沒法匹配大發(fā)動機。
▲ 普通AT變速器,使用不同齒輪之間的嚙合實現(xiàn)變速
▲ CVT變速器
■ 豐田的E-CVT其實是動力分配系統(tǒng)
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,那么這是不是給普通的CVT加了個電機呢?
倆字:不是,他倆毛關系沒有。
豐田的E-CVT其實是一個動力分配系統(tǒng),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(tǒng)牛逼的關鍵”,有的時候被稱為豐田的“行星齒輪系統(tǒng)”,“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(tǒng)是真正的“混動”,這里大家先需要了解一下混動系統(tǒng)的分類:
1. 串聯(lián)式:發(fā)動機驅動發(fā)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. 并聯(lián)式:發(fā)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(fā)電機,電池沒電了以后就只能靠發(fā)動機進行驅動,插電混動車一般都是這種;
3. 混聯(lián)式:串聯(lián)和并聯(lián)混合的方式,發(fā)動機的動力輸出一部分驅動汽車,一部分可以用來發(fā)電,電動機可以單獨驅動,也可以和發(fā)動機協(xié)同工作,也就是豐田的混動技術。
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。
那么他是怎么實現(xiàn)的呢?
這套動力分配系統(tǒng)由發(fā)動機、2個電機和一套行星齒輪系統(tǒng)組成,圖嘛,就是在下面這個,相信很多人都見過,不過由于它很經(jīng)典,所以我們再拿出來聊聊。
發(fā)動機與行星齒輪座(藍色的圈圈)相聯(lián),當發(fā)動機轉動時,行星齒輪與中心齒輪和外齒圈咬合并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(lián)接到差速器,然后再聯(lián)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(fā)電機的電機的1號電機相連,驅動它發(fā)電。
那么2號電機是干什么的呢?2號電機也是電動、發(fā)電兩用電機,與外齒圈相聯(lián),它能抽取1號電機發(fā)的電和電池組的電,對來自發(fā)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:
這套系統(tǒng)的最大優(yōu)勢就是聰明靈活,任何時間,發(fā)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,行星齒輪座被發(fā)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。
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
然后2號電機帶著外齒圈車輪開始轉動,外齒圈的速度低于行星齒輪座,行星齒輪依舊反著轉,所以發(fā)動機只帶動1號電機發(fā)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(fā)動機)啟動,通過四個已經(jīng)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(xù)向二號電機供電并通過PC向動力電池充電。
更詳細的就不多說了,總之豐田的這套系統(tǒng),就是能在不同的工況,通過精密的計算,實現(xiàn)發(fā)動機和電機的協(xié)同或單獨工作,它并沒有變速箱的存在,E-CVT只是“掛名”。
■ 通用的E-CVT——是個比豐田還復雜的行星齒輪
豐田給上面的系統(tǒng)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(tǒng),于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(qū)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(tǒng)里有2個離合器。
而連接方式則是,發(fā)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。
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:
下面舉幾個例子說明這套系統(tǒng)是怎么工作的:
比如起步,與豐田一樣,這套系統(tǒng)起步靠的也是電機,發(fā)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(fā)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(fā)電,發(fā)出來的電要么給1號電機,讓1號電機驅動1號太陽輪,要么給電池……是不是很復雜?
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(xiàn)固定齒比行駛。然后這兩個離合器通過不同的通斷情況實現(xiàn)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.
那么這套系統(tǒng)費勁吧啦搞了一圈,為的是達到比豐田更多的傳動比,使得全速范圍內(nèi)都有比較好的燃油經(jīng)濟性。
■ 本田的E-CVT——三家里最簡單粗暴的
這么一看,除了通用和豐田,怎么本田旗下的雅閣混動也搭載的是“E-CVT”?這又是什么玩意?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(tǒng)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(tǒng)由發(fā)動機、兩個電機、離合器、三根軸組成,連接方式看下面的圖,發(fā)動機通過離合器連接到發(fā)動機輸出軸,在離合器前通過齒輪與發(fā)電機連接;電動機直接連接電機輸出軸;在發(fā)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。
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(fā)動機不工作,離合器斷開,電機通過齒輪驅動車輪;
2. 發(fā)動機通過發(fā)電機發(fā)電,離合器斷開,電機通過齒輪機構驅動車輪;
3. 發(fā)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(fā)動機必須把動力分給兩臺電機,導致部分能量在轉換時發(fā)生浪費;并且齒輪的速比范圍小,在某些非常用車速區(qū)間燃油經(jīng)濟性不好,而本田在高速的時候可以發(fā)動機直連車輪,實現(xiàn)更直接動力輸出。
所以本田的E-CVT也不是CVT……它的發(fā)動機用一個離合器就能驅動車輪了。
■ 邦點評
好的,E-CVT這個復雜的問題我們終于講完了,大家也明白了,E-CVT并不是一個CVT變速箱加電機,而是套“動力分配系統(tǒng)”,或者說一套狹義上的“混動系統(tǒng)”,邦老師也不知道廠商為啥給他們?nèi)∵@么名字來混淆大眾的視聽,但是你也不能在配置表里寫,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(yōu)誰劣到現(xiàn)在也沒個確定的答案,但能確定的是三者都能省油,至于省多少,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么不懂的,歡迎給邦老師留言,我們下次見,拜拜。