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朋友,你听说过E-CVT吗?它是不是普通CVT加了个电机?你知道雅阁混动的E-CVT、凯美瑞混动的E-CVT和君越混动的E-CVT有什么区别吗?你知道传说中的“丰田混动技术壁垒”是什么吗?那么请跟我一起收看本期的走进科学,邦老师为你揭秘E-CVT!

■ 先说说燃油车的CVT

CVT指的是无级变速器,这东西日系的厂商非常喜欢,估计很多朋友也是CVT的用户。它与AT或者MT不同,没有齿轮和拨叉,只有两个锥盘,一根钢带和一个齿轮,导致它的速比不是间断的点,而是一系列连续的值,比如可以从10一直变化到1。这东西的优点就是平顺经济;缺点嘛,很容易打滑,而且钢带的受力有限,没法匹配大发动机。

?▲ 普通AT变速器,使用不同齿轮之间的啮合实现变速

?▲?CVT变速器

■ 丰田的E-CVT其实是动力分配系统

说到E-CVT就不能不提丰田,丰田旗下的混动车搭载的都是这款变速箱,那么这是不是给普通的CVT加了个电机呢?

俩字:不是,他俩毛关系没有。

丰田的E-CVT其实是一个动力分配系统,这个东西就是被吹爆了的,传说中的“丰田技术壁垒”,“丰田混动系统牛逼的关键”,有的时候被称为丰田的“行星齿轮系统”,“功率分流”、“PSD”等等,下面给你们好好讲讲这个东西。

先说它的特点,丰田的混动系统是真正的“混动”,这里大家先需要了解一下混动系统的分类:

1. 串联式:发动机驱动发电机,通过电动机输出的能量驱动车辆前行,这种方式在公交车和客车上比较常见;

2. 并联式:发动机和电动机均可单独驱动或共同驱动,这种方式不需要发电机,电池没电了以后就只能靠发动机进行驱动,插电混动车一般都是这种;

3.?混联式:串联和并联混合的方式,发动机的动力输出一部分驱动汽车,一部分可以用来发电,电动机可以单独驱动,也可以和发动机协同工作,也就是丰田的混动技术。

可以理解为两个人一起骑自行车,在起步、巡航、加速和制动过程中,精准的判断到底是谁来骑车。

那么他是怎么实现的呢?

这套动力分配系统由发动机、2个电机和一套行星齿轮系统组成,图嘛,就是在下面这个,相信很多人都见过,不过由于它很经典,所以我们再拿出来聊聊。

发动机与行星齿轮座(蓝色的圈圈)相联,当发动机转动时,行星齿轮与中心齿轮和外齿圈咬合并推动二者向同一方向旋转(看不懂这句话的你就理解成他们转起来了),这个时候:

1.大部分扭矩(丰田设定为72%左右)分配给了外齿圈(红色的大圈圈),把小部分扭矩传给了太阳轮(中间绿色的小圈圈);

2. 获得了大部分扭矩的外齿圈联接到差速器,然后再联接到车轮。获得小部分扭矩的太阳轮则与一台既是电动机又是发电机的电机的1号电机相连,驱动它发电。

那么2号电机是干什么的呢?2号电机也是电动、发电两用电机,与外齿圈相联,它能抽取1号电机发的电和电池组的电,对来自发动机和动力分配器的扭矩补充更多的扭矩。

实物是这个样子的:

这套系统的最大优势就是聪明灵活,任何时间,发动机和电机都可以通过对当时工况的判断,推算出是谁来工作,还是一起工作。

随便举个例子,比如说起步,这个时候只有电机参与驱动,为啥呢?因为一开始你的车轮(外齿圈)没动的时候,行星齿轮座被发动机带着顺时针转,导致行星齿轮逆时针转,这个时候可以理解为在热车。

仔细看这个图,行星齿轮虽然公转是顺时针的,但自转时逆时针的

然后2号电机带着外齿圈车轮开始转动,外齿圈的速度低于行星齿轮座,行星齿轮依旧反着转,所以发动机只带动1号电机发电,不推动车轮,车轮由2号电机驱动。

加速的时候,随着外齿圈的正向转动速度的加快,四个行星齿轮反向自转的速度下降,当齿圈转速与行星齿轮座相同时,行星齿轮只剩下公转,这时行星齿轮座(发动机)启动,通过四个已经不再自转的行星齿轮,同时推动行星齿轮座(车轮)和太阳轮(一号电机),一号电机继续向二号电机供电并通过PC向动力电池充电。

更详细的就不多说了,总之丰田的这套系统,就是能在不同的工况,通过精密的计算,实现发动机和电机的协同或单独工作,它并没有变速箱的存在,E-CVT只是“挂名”。

■ 通用的E-CVT——是个比丰田还复杂的行星齿轮

丰田给上面的系统申请了专利,也就是说,虽然各家工程师对他的原理门儿清,但也不能直接“抄袭”这套系统,于是他们开始想办法避开丰田的专利,比如下面我们要讲的通用,它旗下的混动车型,比如君越混动,搭载的变速器也叫“E-CVT”。

先说通用与丰田的核心区别:

1. 通用用了两个行星齿轮组,丰田用了一个;

2. 通用的系统里有2个离合器。

而连接方式则是,发动机接1号齿圈,1号电机接1号太阳轮,2号电机接2号太阳轮,1号太阳轮与2号太阳轮通过离合器链接,两套行星齿轮座都连接车轮。

同样是行星齿轮,但连接的方式不一样,下面的对比图很直观的说明了不同点:

下面举几个例子说明这套系统是怎么工作的:

比如起步,与丰田一样,这套系统起步靠的也是电机,发动机不工作,2号电机驱动2号太阳轮,动力通过齿轮座圈传递给车轮。再比如你想起步的更快,这个时候1、2号电机同时工作,理论跟2号电机单独工作一样。

再比如高速巡航,发动机一部分动力直接通过1号齿轮座驱动车轮,另一部分通过1号太阳轮传给2号外齿圈,再传给2号齿轮座驱动车轮;2号行星齿轮还顺便给2号电机发电,发出来的电要么给1号电机,让1号电机驱动1号太阳轮,要么给电池……是不是很复杂?

顺便说一下这两个离合器的用处,是用来锁止行星齿轮的,使车子能实现固定齿比行驶。然后这两个离合器通过不同的通断情况实现高速和低速巡航,我们上面讲的高速巡航,是断开了离合器1,接入了离合器2.

那么这套系统费劲吧啦搞了一圈,为的是达到比丰田更多的传动比,使得全速范围内都有比较好的燃油经济性。

■?本田的E-CVT——三家里最简单粗暴的

这么一看,除了通用和丰田,怎么本田旗下的雅阁混动也搭载的是“E-CVT”?这又是什么玩意?邦老师再给你讲讲本田。

本田混动跟丰田和通用最大的不同是,它给这套系统取了个炫酷的名字——i-MMD混动用来宣传……

对不起,开玩笑的,最大的不同是它没用行星齿轮,机械连接和动力传递全靠轴,所以理解起来比较简单……

本田的i-MMD混动系统由发动机、两个电机、离合器、三根轴组成,连接方式看下面的图,发动机通过离合器连接到发动机输出轴,在离合器前通过齿轮与发电机连接;电动机直接连接电机输出轴;在发动机输出轴和电机输出轴之间有第三根轴,这根轴将动力传递到车轮。

这个图比起上面那两个来说,简直好懂的过分:

1.?纯电动模式下,发动机不工作,离合器断开,电机通过齿轮驱动车轮;

2.?发动机通过发电机发电,离合器断开,电机通过齿轮机构驱动车轮;

3.?发动机直接输出转矩,离合器结合,驱动车轮,电机也同时驱动车轮。

因为丰田的行星齿轮无法解耦,发动机必须把动力分给两台电机,导致部分能量在转换时发生浪费;并且齿轮的速比范围小,在某些非常用车速区间燃油经济性不好,而本田在高速的时候可以发动机直连车轮,实现更直接动力输出。

所以本田的E-CVT也不是CVT……它的发动机用一个离合器就能驱动车轮了。

■ 点评

好的,E-CVT这个复杂的问题我们终于讲完了,大家也明白了,E-CVT并不是一个CVT变速箱加电机,而是套“动力分配系统”,或者说一套狭义上的“混动系统”,邦老师也不知道厂商为啥给他们取这么名字来混淆大众的视听,但是你也不能在配置表里写,这辆车没有变速器吧……所以这名字可能也是为了方便大家记忆。

其实三家的混动技术谁优谁劣到现在也没个确定的答案,但能确定的是三者都能省油,至于省多少,跟你的车型、驾驶方式都有关,大家想买混动车的话,哪个顺眼,哪个打折,哪个你老婆喜欢,随便挑吧,不必在技术上过多就纠结。