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比亚迪eCVT原理

越来越多车用的“E-CVT”,到底是什么东西

以前听说过美式咖啡、拿铁咖啡,现在竟然还有美式鸭屎拿铁咖啡,我都不知道怎么回事。

车子也一样,大家以前都研究什么AT、DCT、CVT,现在又冒出来个E-CVT。

这个E-CVT到底是什么东西?什么原理?和普通CVT有什么关系?

一次给你讲明白。

E-CVT和CVT没关系

从原理上来说,E-CVT和那个使用钢带、锥轮的CVT,一点关系也没有。

CVT全称叫做“无级变速器”,E-CVT它的全称叫“电控无级变速器”,但是它不依靠钢带和锥轮传动。

你不要以为就是原来的东西,加了个电,它其实是一套具有无极变速能力的系统。

混动车就是利用这套系统,来让这个发动机、电池、电机它们能够互相配合来工作的。

而且这个E-CVT,它也只是个笼统的叫法,同样写着E-CVT的两款车,有可能原理完全不一样,连形状都不同。

比亚迪的E-CVT

先来讲讲这两年比较火的比亚迪,它的基本逻辑和本田的i-MMD的混动有点像,这套系统主要有三种工作情况:

第1种是市区里面时速40到50的时候,发动机只是用来发电的,然后发出来的电驱动车子往前面开,有点像是纯电动车。

第2种是高速匀速的时候,这个电机比较费劲,有点带不动了,这个时候发动机它就会直接来驱动这个车子,更有点像是油车。

第3种就是加速超车的时候,发动机和电机可以同时给轮胎输出动力,动力就会更强了。

因为平时大多数朋友都是在市区里面开车比较多,所以开起来用电会相对多一些,比较轻快,动力不错,相对也会比较省油。

丰田的E-CVT

再来说说丰田的E-CVT,和刚才讲的完全就不是一回事了,它是利用行星齿轮组来实现混动的。

根据论文里的说法,行星齿轮组连接了发动机、电机、车轮,可以对发动机、电机传来的动力进行分配,然后再去驱动车辆。

听起来有点复杂,大致原理我简单说一下:

电池有电的话,就用电驱动车辆;

电池没有电了,就启动发动机,推动行星齿轮组,一边给电池充电,一边让车子驱动起来往前开。

那这套比较复杂的行星齿轮组,就是这个系统的核心了,所以丰田是直接注册了专利的,市面上用这种混动的车型只有它了,其他人都得绕着走。

多挡DHT是什么

现在还有不少国产车,用的是一种叫多挡DHT的变速箱。

具体实现方式,各个品牌它也略有不同,但基本原理还是大差不差的。

论文也有说法:

这套系统其实和前面讲的本田、比亚迪有一点类似的地方,发动机大部分时候只是用来发电的,就是装在车子里面的一个“燃油发电机”。

有区别的地方就在于,它增加了一个行星齿轮组或者是同步器,从而具备了换挡能力,让这个发动机在更多的速度范围下都可以介入驱动。

打个比方就是:

比亚迪、本田那个那套混动,有可能80-90km/h的时候,发动机才会直接介入驱动。

而有了这个变速结构的车型,30-40km/h发动机就可以介入了。

等到了80-90km/h的时候,它甚至可以换到更高的挡位,效率也会更高。

系统的确是复杂一些,但是在油耗、动力表现上,都会有一定优势,比别人要强一些。

买混动车到底怎么选

那买混动车的时候,我们到底要怎么选?

现在市面上混来混去的,说都快说不清楚了,你听听名字,油电混动、插电混动、增程式混动等等这些名词,是吧。

它们到底有什么区别?选哪个更好?

这个内容我已经做好了,感兴趣的朋友进我主页,翻一翻找一找就可以看到了。

混动车的“E-CVT”和普通CVT有什么区别?是更先进的技术吗?

现在名词是越来越多,都叫“CVT”,但是E-CVT和我们印象里的用钢带传动的CVT,其实完全没有关系。

鱼香肉丝里面找得到鱼不了?差不多就是这么个意思。

E-CVT和CVT其实完全没关系

首先,要搞清楚CVT和E-CVT为什么要是这么个命名方式。

“CVT”这个是简称了,全称的话翻译下来就叫“无级变速器”,英文我就不读了。

E-CVT是电子无级变速器,并不是在传统的钢带CVT变速箱上多了个电机,然后再加了个电控系统。

名字里面的CVT本身的意思就叫“无级变速”,有无级变速能力就可以叫“CVT”,不代表结构是怎么样。

就好像:我们经常听到“AT”,AT其实就是自动挡的意思,Auto Transmission,包括了所有自动变速箱了。

日常聊天的时候,一般都是这么讲讲,6AT了、8AT了,是这么情况,对吧?但它具体的结构到底怎么样,你不能混在一起。

所以,通俗点说,“E-CVT”是一个很笼统的叫法,可以看作是一套系统,混动车型利用了这套系统,来实现发动机、电池和电机的协作。

比如说:丰田凯美瑞混动的官网写的就是E-CVT电子无级变速系统,本田雅阁混动也写的是E-CVT,实际上两家的原理又是天差地别,相差得很大,都叫“E-CVT”。

丰田和福特用的行星齿轮组

先来讲讲丰田的E-CVT,主要是利用了一套行星齿轮组来实现混动的。

上海交通大学机械与动力工程学院郑昌舜在期刊《传动技术》上面发了篇论文,《主流E-CVT动力分流混动变速器简析》,里面说。

这里面有关于丰田THS这套混动系统的原理描述,行星齿轮组连接了发动机、2台电机和车轮,可以对发动机、电机传来的动力进行分配,来达到高效驱动车辆。

行星齿轮组就和公司里面的财务有点像,哪个项目要拨款的、哪个项目要减少开支的,他是来帮你分清楚的。

「哎」这个不要盒饭上加钱了,给大家那个买皮肤的福利费加上去,他就干这个东西。

比如说:电池电量是比较足的,发动机熄火休息下,只用电机输出动力。

但如果说电不太够了,那发动机也跟着上,推动行星齿轮组,就一边可以给电池充电,一边用电机驱动车辆前进。

具体工况比我刚才说的要复杂得很多,这里就简单讲一讲。

由于行星齿轮组在这套系统当中是不能替代的,所以说丰田直接把这个专利给注册掉了,市面上面用这套方案的车企也就少了。

不然的话,要你给它交钱,甚至人家不允许了,对不对?只有丰田和福特这2家在搞这个东西。

本田的E-CVT结构比较简单

本田向来就是搞技术的,你搞这个,我要跟你不一样的是不是?也只能不一样。

本田的E-CVT在原理上和丰田相差非常地大。

丰田的行星齿轮组还算是有点传统变速箱的影子,或者是味道,本田的E-CVT结构就更简单了。

张宏宇在期刊《汽车维护与修理》上面发了篇论文,《本田车混动系统技术解析》,里面对本田i-MMD混动系统的原理描述这么说的。

这套系统当中发动机直接连接车轮和发电机,然后发电机连接了电池和驱动电机,发动机连接车轮之间还有个离合器。

在大部分非高速工况中,离合器都是断开的,也就是说:发动机只给电池充电,电机来带车子跑。

和理想是有点像的,是个增程式电驱系统,你只要记这个就行了,前面的无所谓。

只有在高速巡航的时候,离合器才会结合,动力是直接由发动机来提供的。

打个比方是这样的:本田这套系统,电机就好比是发动机的秘书,大部分时候就是秘书来做这个事情的。

只有电机这个秘书处理不了的事情,就找老板了,看跑高速跑不动了,电机不太有电了,老板来帮个忙,发动机就来了,差不多是这么个事。

国内车企的解题思路和本田类似

不光是本田了,国内很多车企的E-CVT也是这么个解题思路。

比如说:比亚迪的DM-i超级混动、长城的柠檬DHT混动系统都是在市区大部分的工况上只是使用电机来进行驱动的,发动机就是给电池充充电。

只有在高速行驶的时候,发动机才会直接参与车辆驱动,所以日常城市代步,他们开起来更像是台电车,是比较轻快的。

而且根据长城官网对柠檬DHT这套混动系统的描述,在高速发动机直驱行驶的时候,可以在动力、经济这两挡之间切换。

就和手动变速箱一样,可以“降挡”超车了,这个功能上比本田那套系统更丰富一点。

基本上没有关系

所以,总得来说,混动车的E-CVT和传统燃油车的CVT变速箱基本上是没关系的,只是用的这个名字来表示自己拥有无级变速的能力。

而且是由于各家实现方式不同,E-CVT更像是混动系统的笼统叫法,不一定指变速箱结构。

有哪些事是买了混动车之后才知道的

混动车型用的E-CVT结构算是比较新颖的,开起来感觉到底是怎么样?

现在街上面的这些混动车也越来越多了,有哪些事情是买过、开过混动车之后,才有可能会知道的?

都说混动车省钱,每公里只要2毛钱了,家用买混动车是不是最省钱、最经济的这么一个选择?

品牌也很多,丰田了、本田了,哪家强嘛?对不对?国产的也有很多,这些资料都给大家准备好了。

关键词:混动

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参考文献

[1] 郑昌舜.主流E-CVT动力分流混动变速器简析[J].传动技术,2016.

[2] 张宏宇.本田车混动系统技术解析[J].汽车维护与修理,2020.

[3] 丰田官网

[4] 广汽本田官网

[5] 长城汽车官网

省油利器 混动车的制胜法宝,详解E-CVT工作原理

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。

■ 邦点评

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。

好的,这次讲完了大家还有什么不懂的,欢迎给邦老师留言,我们下次见,拜拜。

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