其實,豐田普銳斯之所以能在混動車的歷史長河中留下美名,這與其背后的THS混動系統(tǒng)密不可分,而這里我們詳細地聊聊THS混動系統(tǒng)中的核心部件E-CVT。
「E-CVT」的構成
「E-CVT」顧名思義,其官方全稱為「電子控制電磁離合式無級變速器」,所以「E-CVT」一般由2個調速「電機」,一組「行星齒輪」和「離合器」組成。當你看到「E-CVT」的拆解圖后,是否有一種感覺『怎么看起來像帶了電機的差速器』。不錯,就是這樣一個看似結構簡單的變速器,卻達到了CVT的效果。
「E-CVT」的連接
要搞懂「E-CVT」的工作原理,我們還是要將其變速的邏輯關系先理清楚,「E-CVT」的一個關鍵部件就是「行星齒輪組」,當我們研究「行星齒輪組」機構時,最重要就是要搞清『動力從哪來,到哪里去,整個流程是什么樣』,所以,首先我們來看看「電機」、發(fā)動機、和「行星齒輪組」之間的聯(lián)系。
E-CVT部件連接示意圖
在這樣的連接方式下,各個部件開始發(fā)揮自己的作用:
發(fā)動機的動力可以通過「行星齒輪盤」分配給車輪和1號電機;
1號電機可以發(fā)電來提供給2號電機或給電池組充電;
2號電機可以直接驅動車輪或給電池組充電。
看到這里,我們會想到一點:這些部件的運作需要被控制!而作為E-CVT的最復雜最關鍵的部件,用來控制動力傳輸?shù)摹窹CU」(動力控制單元)自然進入了我們的視線。容我簡單地『百度』下:
PCU動力控制單元(Power Control Unit)作為混動汽車必不可少的一個部件,里面包含了「電壓變換器」和「逆變器」,可以調節(jié)電池組輸出的電壓。比如向電機供電必須使用高電壓(600V左右),而電池組的電壓由于尺寸的限制最多達到200V左右,故變壓器必不可少。而逆變器的作用則是使直流變交流或者反之,因為高壓交流電機具有體積小、效率高、功率大的優(yōu)點,而電池組發(fā)出的是直流電,故在電機和電池組之間必然需要一個逆變器。(源自網(wǎng)絡)
「E-CVT」的工作原理
在了解「E-CVT」的基本構成和連接方式后,接下來就是見證『奇跡』的時刻,我們一起來看看在不同工況下「E-CVT」是如何工作的:
發(fā)出啟動指令后,電池提供1號電機動力,啟動(正轉)并帶動發(fā)動機啟動。
發(fā)動機啟動后怠速運轉,汽油機帶動「行星齒輪盤」正向旋轉。由于車輪(連接著外齒圈)未轉動,「行星齒輪盤」(連接著發(fā)動機)的正向旋轉會通過「行星齒輪」帶動「太陽齒輪」(連接著1號電機)正向旋轉!1號電機」不再接收電池組輸電,反而變成發(fā)電機,發(fā)出交流電,經(jīng)PCU里的逆變器和電壓變換器變成低壓直流電并給電池組充電?傊,怠速時,發(fā)動機的功率全部用來為電池組充電。
發(fā)出起步信號后,少量電力帶動「2號電機」,「2號電機」帶動車輪(連接著外齒圈)開始正向轉動,車子緩慢前進。當你稍微用力踩下油門踏板時,「2號電機」獲得更多的電力,車輛就會加速前進。
隨著「2號電機」的轉速增加,「1號電機」的轉速也會急速增加,而當「1號電機」即將達到上限時,此刻發(fā)動機啟動主動介入動力輸出。通常情況下,起步時踩油門的力度越大,汽油機介入的時間就越早。
當達到一定速度后,如果繼續(xù)緩慢加速,此時「2號電機」繼續(xù)為主要的動力來源,發(fā)動機繼續(xù)在低轉速區(qū)間運作,這與起步階段的動力供給情況類似,只是「2號電機」的工作功率會更大。
急加速時,即是「火力全開模式」,發(fā)動機轉速提升進入高效動力輸出模式,帶動「1號電機」加速提供「2號電機」動力,同時通過「行星齒輪」與「2號電機」共同將強勁動力同時輸送到「外齒圈」帶動車輪高速運轉。
在高速巡航時,「2號電機」反轉供電給「1號電機」,而在變速箱內(nèi),「太陽齒輪」反轉使得「行星齒輪」的動力大部分傳遞到「外齒圈」,從而推動車輛巡航。在這階段主要由發(fā)動機推動汽車。
減速時,發(fā)動機關閉,「1號電機」空轉!2號電機」由車輪帶動變成發(fā)電機吸收車輪的減速能量,同時為電池組充電。
倒車的過程也比較簡單,正好與剛起步的情況相似,電池組為「2號電機」供電,「2號電機」帶動車輪,「外齒圈」在離合器的作用下反轉運作,完成倒車。
不知道大家是否能通過上面的圖文和表格領會到「E-CVT」的技術之美,說實話,就這套「行星齒輪組」的工作邏輯,就讓我佩服的五體投地,關鍵是,比起『汽油壓燃』一類的黑科技,「E-CVT」是實打實地降低了油耗!所以,普銳斯在我心中一直有著不可撼動的地位。
客觀地說,我們花10萬收的這臺3代普銳斯(2012款1.8L豪華款)是一臺低故障率、低油耗、低維保、家用車。只是說句良心話,這車性價比真的不高。不過,如果你和我們一樣是『技術宅』,而且對普銳斯所搭載的這套混動系統(tǒng)充滿敬意的話,這略微虛高的價格就不是問題了。
只是,每當我想到,再加一些預算就可以選擇同年的的雷克薩斯CT200h,這剛收來的普銳斯,好像一下就不香了……(編譯/汽車之家 王帥)
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