新出行

【双擎会】走近E-CVT | 丰田混动的国产核心部件介绍

图/文:铁皮

我们经常看汽车网站的车型配置表,很多混合动力车型都会在变速箱类型的一栏填着:E-CVT。以往在各种场合也多次提及,E-CVT并非传统变速箱,自然也和CVT没有任何关系。那它究竟是一个什么装置呢?我们今天从应用的层面跟大家聊聊它和传统变速箱不同之处,以及丰田混动的E-CVT诞生地等话题。

目录:

  • 1、E-CVT究竟是什么?
  • 2、E-CVT的优势
  • 3、丰田E-CVT的应用功能
  • 4、丰田E-CVT国产化的大潮

1、E-CVT究竟是什么?
都在讲E-CVT并非传统变速箱,那么在聊这个话题之前我们先说说传统自动变速箱是干什么的。简单讲传统变速箱就是用于将发动机的动力转速,通过用齿轮或者钢带等改变传动比,转换传递到车轮的装置。
如果还觉得难懂?那再通俗点讲,就是发动机转起来,通过变速箱的转换传递令车轮也跟着转起来。
因为传统燃油车的最终行驶动作,都是通过变速箱转化后的结果,所以变速箱不光影响驾驶的流畅性,动力强度,还会明显影响着整车的能耗。
传统燃油车的动力系统结构都是类似的,在动力系统里面的传统变速箱一般比较独立并且有一定通用性,汽车厂商作为主机厂,往往可以将不同的传统变速箱搭配不同发动机,一款车最终方案里面采用什么变速箱,往往视乎于车型价格定位对应的性能要求和成本之间的关系,变速箱有专门的供应商提供不同产品给主机厂选择。
传统变速箱里面有几种常见种类,相同种类的变速箱尽管生产厂家不同,但工作方式都大同小异,属于相同的技术实现逻辑,例如不同厂家的CVT,6AT,8AT,9AT等……
到了混合动力车型,这些方面都出现了不同情况。
很多常见的混动车型都将自己的变速箱描述为E-CVT这个名称。此名称虽然相同,但实际上其中所有细节都完全不同。不同厂商之间自然完全不同,同一个厂商不同规格的动力系统也不同,相同厂商相同动力系统,一旦更新换代之后结构都可以完全不同。
还有一点和传统变速箱最明显区别的是,E-CVT已经是动力提供角色的一部分,无法单独剥离成一个单独设备。
以我们熟悉的丰田混动系统为例,它的E-CVT根本不是传统的变速箱,而是一个动力分离与融合的装置,主要工作并不是用于改变发动机传动比,而是控制分配着汽油发动机和两个电机之间的联合还是单独提供动力输出。
E-CVT里面包含了混动系统的动力源之一,那就是双电机,它们是属于E-CVT这个设备的一部分。所以尽管都是丰田的混动系统,但不同动力规格里面的E-CVT其实都不是相同的设备,因为内在的电机规格都不一样。E-CVT不是一个单独可以剥离的部分,而永远得融合在它所在那个规格的动力系统里面。

ECVT00.jpg
丰田混动的主体设备结构图,其中双电机和动力分离装置则组成E-CVT

例如雷凌双擎的E-CVT和凯美瑞双擎的E-CVT,虽然工作原理相同,但两者不能剥离互换使用,它们都分别是1.8L双电机系统和2.5L双电机系统的一部分。
而老款的丰田混动系统中E-CVT采用同轴行星齿轮的方式,全新的TNGA系统中E-CVT则改为平行轴平行齿轮的方式,也完全不一样。

是的,这里也顺带提一下,新的丰田混动里面那个动力分离装置已经不叫行星齿轮了
ECVT01.jpg
  • 同为丰田混动的E-CVT,新系统和旧系统的主体结构都完全不一样
  • TNGA车型从第一台普锐斯四开始,E-CVT都是采用平行轴设计

而到了本田混动的i-MMD系统,则有更大的差异,它的系统结构里面根本没有变速箱这个装置,它是电机驱动为主,汽油发动机只需要几个固定的档位对应它那几个固定的工作,例如发电,例如巡航等几个应用场景分别对应一个工作档位,通过离合器进行切换即可。而车速和动力输出的变化,则都是交给电机来全权应付,所以你要在这个系统里面单独剥离出一个设备叫E-CVT?对不起,真没有 ….

但以上这些琳琳种种的实现方式,到了传统汽车配置表上,变速箱类型这一栏只能统一填入E-CVT这几个英文字母,与其说让大家便于理解,其实是用强行“对号入座”的方式让大家忽略这个话题,因为如果要展开描述的话,表格都没法做了!


2、E-CVT的优势
而这些E-CVT都有共同的优势。

  • 第一项优势:
因为没有实际的变速档位所以加速非常流畅,并且很线性,令油门的反应很跟脚。车的速度随着脚的下压,踩多少有多少;
这一点连一贯以平顺著称的CVT变速箱都很难达到,CVT尽管也没有档位很顺滑,但很多车型的CVT依然有浅踩不走,深踩则往前窜这种现象,和脚感很难完全同步,开起来还是会有一顿一顿的感觉。为了迁就这个不同步,一般需要驾驶员比较迁就地轻轻下压油门,把速速缓缓地提上去。但这样的话就满足不了希望迅猛起步的需求,总是比隔壁其他车辆慢几个身位。
而E-CVT的车型则是可以很跟脚地迅猛线性加速,平顺的同时,红绿灯起步都是可以抢占先机。
17.jpg
在此分享一段我本人驾驶传统CVT燃油车的吐槽,其中我描述那几句对用车的需求,除了纯电动车外,目前其实就是需要E-CVT这类型的变速方式才能实现的,E-CVT里面就包括了电机装置。

  • 第二项优势:
属于维护保养方面的优势。
各种各样的E-CVT,它们因为没有复杂的档位结构,都是纯粹简单的齿轮咬合,传动部分就连传统CVT变速箱里面的钢带也没有,所以保养维护非常省心,很难出现故障。也不像传统变速箱那样总会有关于顿挫和异响的投诉。以我们这些年各地各种车型的车友实际反馈,目前仍然属于零故障率。
并且变速箱油非常长效,更换费用低廉。其中丰田的E-CVT厂家保养手册里建议每八万公里进行检查,并不需要强制更换。而本田i-MMD因为没有具体装置,但有离合器这个机械结构,所以每八万公里需要更换2.1升润滑油,当然也是为了让大家便于“对号入座”地理解和不作无谓深究,也将这个称呼为“更换变速箱油”。
这方面的应用优势,目前是明显优于很多还带着传统变速箱的插电混动车型,因为很多插电混动车型尽管从电机与汽油发动机匹配度上不断进行努力,但其汽油发动机驱动部分的变速装置还是需要一个传统变速箱,所以传统变速箱的不流畅和维护费用高,容易出现故障点等缺点,都被继承进了插混车型里面。当然,丰田本田的混动车型也有插混车型,那就不存在这个问题,因为插混车型也是使用普通混动所采用的E-CVT变速器。
ECVT02.jpg
E-CVT结构图,可见除了两个电机外,仅有一些齿轮咬合的部分

3、丰田E-CVT的应用功能
因为i-MMD系统里面没有具体E-CVT装置,所以我们继续以丰田混动系统为例,说说它内在的E-CVT实现的一些工作。
可能很多对此有兴趣的车友已经看过关于丰田混动行星齿轮的技术文章,早就有一个详细结构图和工作原理视频以及GIF动图。但对于用户应用角度,看到那些总会云里雾里,很难用抽象思维让它们和日常生活用车关联在一起,包括我本人也是如此。而且之前的动图和工作原理视频,都是介绍行星齿轮的工作,而现在已经是平行齿轮的年代,之前看的东西还没理解透,这就已经过时了!
所以我认为作为用户还是直接看实际应用的表面功能就足够了,本文就不再重复去引用那些关于行星齿轮具体怎样转来转去的介绍图文了,因为不管是过去的行星齿轮还是现在最新的平行齿轮,实现的技术在更新换代,但最终的应用层面功能都是一样的,我们只需要了解它具体实现了什么结果。
以下罗列丰田混动系统最常见的几种工况,看看E-CVT是如何与另外一个核心部件PCU一同组合出这套既节能又有更顺滑强劲动力的系统。

ths01.jpg
低速起步及行驶,纯电驱动,动力电池提供电力供应电动机行走

ths02.jpg
中高速行走,发动机在动力分离装置扭合下介入驱动,同时驱动电机发电,供应驱动电机辅助增强动力。此时油电合力驱动车轮,但动力电池不参与供电

ths03.jpg
中高速行走,动力分离装置扭合下油电合力驱动车轮前进,此时如果汽油发动机驱动电机产生了多余的电量,则会充入动力电池中储存。但此时动力电池依然不参与输出电力。

ths04.jpg
急加速需要更强动力,在刚才油电合力驱动的情况下,电池加入提供电力驱动电机,达到最大放电功率,增强电机的动力输出。

ths05.jpg
减速或者刹车,原来负责驱动车轮的电机转为发电机角色,回收动能发电,将电能储存入动力电池中

从上面的这几个最常见工况可以看到,PCU负责对电力能量的流转逻辑进行管理分配,而E-CVT则负责对油电动力的流转逻辑进行管理。


4、丰田E-CVT国产化的大潮
混动车型的日趋普及有赖于它和传统燃油车的价格差异越来越小,要实现这一点,自然需要通过深度的国产化来实现。所以我们聊聊关于丰田混动的国产化话题。
丰田混动系统的国产化其实在2015年就开始了。位于常熟的丰田零部件有限公司TMCAP,这是丰田目前全球唯一在日本境外生产混动核心系统的地方。在过去的两年,搭载全国产动力总成的丰田混动车型月销量早已过万。
例如在广州街头,你几乎随意就能遇到不止一台的雷凌双擎!

  • 广州街头的雷凌双擎

在此顺便分享一组在广州街头手机随拍的画面,这些逛街或者开车的时候用手机记录的图片,都是同时有至少两台雷凌双擎恰好同框在画面里的。有些车虽然路面上也很多,属于很容易看到,但要做到拍照同框也不容易,因为就算隔几秒钟开过一台,也没办法让它们同框。
所以,要做到同框,而且是经常可以同框,单纯很多是不够的,还得讲究保有量的密度要足够大。这些年来,雷凌双擎在广州就确实是密度很大的车型。以下的图片所说至少两台的图片,已经是剔除雷凌巡游出租车的,如果算上的话,那就更容易了。


0.jpg
同框两台雷凌双擎很容易发现,其实本图还有亮点,例如远处还有一台巡游雷凌出租车。另外尾随雷凌的是混动雅阁。还有就是,另外两台是纯电公交车。在这个广州街头的随拍画面里,你会发现传统燃油车已经没有存在感可言了。

1.jpg
前面算上橙色巡游出租车,就已经三台雷凌双擎了。再算上右前方那台还没上牌的插电混动蒙迪欧,以及远处纯电公交和我拍照时候开的凯美瑞双擎,这个画面也是让传统燃油车失去存在感。此类画面目前在广州很容易就能拍到。

2.jpg
走过路边停车位,看到两台雷凌双擎。注意,紫色的雷凌旁边的是第八代凯美瑞双擎,也是双擎兄弟。

3.jpg
这台画面中心的雷凌巡游出租车就不用提了,刚才讲过,我们计算同框两台是不算它在内的,亮点在背后红绿灯排队里面有两台白色雷凌双擎。

以下是几张雷凌双擎擦肩而过:
4.jpg
5.jpg
6.jpg
7.jpg
8.jpg

以下这几张,不是存心要拍两位违停,只不过路过能看到这么巧,就记录一下:
9.jpg
10.jpg
11.jpg

以下几张则是在行车中被面前两台雷凌双擎挡道,当然要咔嚓下来:
12.jpg
13.jpg
14.jpg
15.jpg

16.jpg
最后这张是雷凌车友发到群中的,自己开着紫色雷凌双擎到红绿灯前,前面恰好也是两台紫色雷凌双擎,三台车一起等红灯,当然要咔嚓记录一下!!

这些城市应用密度这么大的混动车型也就是采用全国产的动力总成。其中的核心装置E-CVT,就是产自常熟的TMCAP。
tmcap.jpg

ECVT03.jpg
常熟生产的E-CVT总成

ECVT04.jpg
发动机舱中E-CVT总成所处位置

而至今为止在常熟量产的E-CVT,均是搭配现款雷凌双擎的同轴行星齿轮规格,而凯美瑞双擎使用的搭配2.5L汽油发动机的E-CVT,目前并非在此进行国产。特别是到了第八代凯美瑞双擎,所采用的是TNGA动力系统,新一代系统的E-CVT已经不再使用同轴行星齿轮设计,而是采用平行轴的平行齿轮。另据了解,随着在今年5月份雷凌双擎全新换代成TNGA平台,常熟的TMCAP将同步开始量产搭配TNGA系统的平行轴全新E-CVT。大家可以拭目以待!!

LEVIN2019.jpg
全新换代,TNGA雷凌双擎即将到来

2019年2月
铁皮
分享到:

评论列表

一个字不服来战

  • 2F
    weisate 2019-02-14

    拜读了,文章写的深入浅出,笔者思绪缜密,逻辑清晰,不愧为双擎会长!

双擎会铁皮 新手上路

双擎会会长铁皮

热门专题

为你制定的专属美丽

推荐标签

也许我更懂你

  • 特斯拉
  • 纯电动车
  • 比亚迪
  • 无人驾驶
  • 充电桩
  • 游记
  • 两厢车
  • 三厢车
  • SUV
  • 沙龙
  • 跑车
分享到:
双擎会铁皮 + 关注
Archiver|手机版|小黑屋|
返回顶部 评论框