丰田的 E-CVT 和 CVT 变速箱是完全不同的结构。
就是常见的 CVT 变速箱,一对锥形轮,一条钢带。通过改变锥形轮的直径来改变传动比,也就是大家最担心打滑的 CVT。
丰田的 E-CVT 是其混动系统的动力分配单元,因为没有物理档位,可以无级变速,所以属于 CVT。但是,在混合动力系统中有电力驱动装置,因此,一个额外的 E 称为 E-CVT。
要了解 E-CVT 的原理,首先需要知道这个东西:行星齿轮组。上图是一个行星齿轮组,外圈叫齿圈,中间的大圆齿轮叫太阳齿轮。而由架子固定在一起的三个小齿轮称为行星齿轮,架子称为行星架。
E-CVT 将发动机和两台电机分别连接到一组行星齿轮上,通过行星齿轮的传动特性实现发动机和电机之间的变速和动力耦合。
上图是丰田 E-CVT 的简化结构原理。它有两个电机,电机 1 连接到行星齿轮组的太阳轮,电机 2 连接到齿圈并直接连接到驱动轮,发动机连接到行星架。
当汽车启动电机 2 带动齿圈转动时,汽车开始启动,但齿圈转动,太阳轮和行星架必须有一个转动才能保持平衡。初始阶段是纯电动模式,发动机动不了,所以行星架只能靠太阳轮反转来平衡。
此时电机 1 开始反转,带动太阳轮转动,这样行星架保持静止,行星轮转动,齿圈正转,太阳轮反转,汽车在两台电机的配合下起步。上图中行星齿轮的转动状态就是 E-CVT 启动时的状态。外齿圈由电机 2 驱动,中间的黄色太阳轮由电机 1 驱动反转,这样齿轮组的运动就可以通过行星齿轮的转动来平衡,这样连接在行星架上的发动机就可以保持静止,汽车以纯电动模式行驶。
由于行星齿轮组的齿轮减速比,电机 1 的转速是电机 2 的 2.6 倍。因此,在纯电动模式下,当电机 2 没有达到最大转速时,电机 1 已经达到最大转速,转速不能继续增加。此时,如果电机 2 继续提高转速,行星齿轮组将失去当前的平衡状态,行星架将被迫旋转。所以纯电动模式下的最高车速是有限的,想要达到更高的车速,只能启动发动机,进入混动模式。
混动模式复杂,丰田的混动系统已经发展了几代。说实话,我自己也不确定能完全解释清楚,就不赘述了。至少可以看出 E-CVT 和普通 CVT 的区别。
经常在网上看到这样的话:“世界上只有两种混动,一种是丰田混动,一种是其他混动”。说实话,这是一种夸张。丰田的活动系统确实很巧妙,但是在性能上并没有压倒性的优势,也不需要盲目崇拜。