E-CVT真的是CVT变速箱吗?

E-CVT真的是CVT变速箱吗?_第1张图片 E-CVT真的是CVT变速箱吗?_第2张图片 作为丰田双擎的两大核心亮点技术,除了混联式的混合动力结合方式之外,另外一个就非E-CVT莫属。对于大部分消费者来说,“CVT”这一字眼是相对熟悉的,毕竟CVT变速箱在日系车上是挺为普遍的。那么问题来了,这玩意儿是不是真的就是CVT变速箱?难道它不是个变速箱?它到底有什么作用?下面我给大家一一爆料,嘿嘿。
1 E-CVT真的是CVT变速箱吗? E-CVT真的是CVT变速箱吗?_第3张图片 首先我们先来理清一下CVT变速箱为何物。CVT英文直译过来就是连续可变传动,它没有AT那样的一挡一挡的设定,也就是我们常说的无级变速箱。
在结构上,CVT变速箱的内部结构主要有输入椎盘、输出椎盘以及传动钢带或者传动链条组成。通过控制传动钢带或者传动链条在椎盘上的位置,以此来改变与椎盘的接触时的直径,这样就能实现传动比的变化。所以CVT变速箱的关键词是: 钢带、链条和椎盘,核心部件没有一般AT变速箱常见的行星齿轮机构。
E-CVT真的是CVT变速箱吗?_第4张图片 好,那来看看丰田的E-CVT的结构,如上图,在其内部的找不到任何钢带、锥盘之类的部件,反而是有传统AT变速箱常见的行星齿轮机构, 所以E-CVT跟传统的CVT变速箱没有任何关系。
2 既然不是CVT,那E-CVT是个变速箱吗? E-CVT真的是CVT变速箱吗?_第5张图片 【传统AT变速箱内部结构图】
E-CVT里头赫然出现行星齿轮机构,这个行星齿轮机构,它其实不是什么新鲜玩意。在历史久远的AT变速箱早就已经在使用,并充当变速、变距的角色。通过太阳轮、行星齿轮、齿圈和行星架的多种组合运动方式 (任一元件固定,就能有不同的运动方式,齿轮比也不同),就能够实现多个不同的挡位。
虽然是有行星齿轮机构,但E-CVT里头并没有像液力变距器等传统AT变速箱常见的动力传递和换挡控制部件。 所以E-CVT也不是AT变速箱。那既然E-CVT即不是CVT变速箱,又不是AT变速箱,内部又没有任何的换挡执行机构,这么说E-CVT难道来自火星?
E-CVT的创新之处就在这了,丰田官方给E-CVT的定义就是: 动力分配器,它用来协调电动机和发动机之间的工作关系,传统意义上的所有变速箱功能,E-CVT也一并承担起来了。
3 E-CVT如何仅靠行星齿轮机构实现动力分配? E-CVT真的是CVT变速箱吗?_第6张图片 E-CVT的行星齿轮机构 ,其中外齿圈连接2号大电机和输出,行星架连接发动机,太阳轮连接1号电机。它们都由行星齿轮组协调分配,动力可传到动力输出,也可以分配去1号电机去充电回收,这就是丰田官方称其为动力分配器的原因。
再细化去研究,就会发现E-CVT内里还存在很多奥妙的地方。其中奥妙之一就是丰田E-CVT变速箱内的行星齿轮机构,外齿圈齿数和太阳轮齿数之比为78:30。这样做的目的是保证一号电机在发电机状态下工作转速的稳定。热车时,虽然汽油机功率不大,但一号电机在只分得28%扭矩的情况下获得了100%的功率,用来发电充电足矣;全速行驶时,虽然一号电机只分得28%的扭矩和28%的功率,但汽油机功率很大,一号电机分得的功率仍有30多千瓦,即使是上坡也能充电,而其转速只有5000转,绝不会发生超负荷工作的情况。
这其中包含了很多的数学计算方式。看了也会晕一整天。反正外齿圈齿数和太阳轮齿数之比设定为78:30,就是为了让发电机能正常发电,保证有电力给电动机辅助汽油机,同时避免发电机负荷过大。
这里只是简单概括和归纳丰田E-CVT的工作原理。如果细化去研究,行星齿轮的每一种组合方式以及运行逻辑都无比复杂,你一定会佩服丰田工程师们的脑洞为何能如此之大。用一个简单 的行星齿轮机构就能管理好电机和发动机之间的配合方式,同时又能实现了变速、变距的功能,对丰田工程师真是佩服得五体投地。可能发明行星齿轮的人,也没能想到小小一个机构竟能办如此大事。
4 如何像CVT般传递动力? E-CVT真的是CVT变速箱吗?_第7张图片 丰田E-CVT一切的变速、变矩工作就交给了两台电机。在不同工况下,通过内部的行星齿轮结构组合方式的改变,从而改变搭配的齿比,这时就能控制两个电机的转速,也就能改变电机的功率和扭矩。进而就能自动调整汽油机扭矩和功率的分割,调整汽油机和电机的转速关系。由于电动机的变速、变距过程及其的线性,因此整个动力的改变和传递过程极像CVT无极变速箱,所以称之为E-CVT变速箱也不为过。
丰田双擎的省油功效一定少不了E-CVT的功劳,以往凯美瑞双擎的实际综合油耗可能做到6L/100km出头,而雷凌/卡罗拉双擎,还配上和全新普锐斯一样的第四代PCU (能量控制单元,可以理解为混合动力系统的大脑和变压器),对能量控制更为精准 。再加上越堵车,丰田双擎与传统汽车的油耗差距越大,如能够实现工信部所显示的4.2L/100km的超低综合油耗,也不足为奇。
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