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与钢带链条无关 电子无级变速器ECVT解析

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前两天有朋友问到了凯迪拉克的凯雷德混动车型,当时我给他的回复是凯雷德混动车型使用的是电子无级变速器ECVT,不是通常那种使用链条或者钢带的CVT变速器,一两句话也说不清楚,所以就有了今天这篇文章。

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网易汽车10月8日报道 前两天有朋友问到了凯迪拉克凯雷德混动车型,说凯迪拉克技术真是强大,6.0排量的汽油机可以搭配CVT无级变速器,当时我给他的回复是凯雷德混动车型使用的是电子无级变速器ECVT,不是通常我们见到的那种使用链条或者钢带的CVT变速器。但是关于ECVT,一两句话也说不清楚,所以就有了今天这篇文章,说说在很多混动车型上使用的ECVT。



Q1:ECVT和普通无极变速器结构上有何区别

A:前者实际上是一个行星齿轮组减速机构,后者则是钢带与锥轮的组合

首先要说的就是这个ECVT的结构,它的核心就是一套行星齿轮组和多个电机,行星齿轮组可以说是个挺神奇的东西,变速器、差速器里面都会出现它的身影;ECVT里面的电机也挺忙活,有的负责发电,而有的负责驱动调节车速。与现在的普通CVT相比,ECVT要更为简单。





那么ECVT是如何控制并驱动车辆的呢?这可能是是很多工程技术人员也不愿意为你讲解的问题——他们比大家都懂,但是讲起来确实太复杂了,所以我们干脆借用一段视频(视频中为上一代普锐斯的ECVT,基本原理与现在的主流ECVT并无区别)来更直观的说明ECVT的控制原理:

点击观看台湾同行对于ECVT的讲解视频(非技术控慎入,视频略长,请耐心观看):

从上面的视频,我们归纳一下,ECVT的关键就是通过行星排上的行星齿轮、离合器外加调速电机来实现变速,这个过程完全是无缝衔接,叫它无级变速器(Continuously Variable Transmission)也无可厚非,加上采用电控和电驱动,所以就被称为ECVT了。

Q2:相比普通CVT,ECVT的利弊何在?

A:ECVT传动效率高、可以直接承受大扭矩,但控制软件更为复杂

与现在普通CVT变速器相比,ECVT变速器的结构甚至更简单,与前者类似的是都有行星齿轮结构,但没有液力变矩器、钢带等结构——从这点来也远比普通AT变速器简单,结构简单的好处就是变速器可以做的更紧凑,这对于本身尺寸较小的车型来说非常重要。同时由于没有钢带等因素制约,ECVT可以直接承受大扭矩(比如凯雷德的最大扭矩接近500牛·米,这对于普通CVT变速器无法想象)。



由于没了液力变矩器等动力耦合部件,因此ECVT的传动效率也非常高——普锐斯等混动车型之所以节省,一方面是发动机处于阿特金森(或类似阿特金森)循环状态,工况非常经济,另外一方面变速器较高的传动效率也功不可没。



ECVT不但具有物理挡位,同时对于多个电机、离合器等的协作提出了非常高的要求,因此控制软件也比普通CVT变速器复杂的多(实际上CVT变速器的控制逻辑在自动变速器里面几乎是最简单的),这不但需要进行非常多的试验,同时也需要厂商在这方面的长期市场反馈积累,这一点对于丰田等混动系统开发经验丰富的厂商来说更具优势。


另外,ECVT对于控制电机的可靠性、功率与运行精度要求也非常高,普通自动变速器如果个别电磁阀失效还能勉强行驶,ECVT上的电机一旦失效,变速器就会完全停摆,这也是ECVT潜在的风险之一。

Q3:哪些国内消费者能买到的车型装备ECVT?

A:主要集中在凯迪拉克、雪佛兰、丰田、雷克萨斯等品牌的混动车型

ECVT变速器目前主要搭载在混动车型上,大家常见的横置发动机车型如沃蓝达、普锐斯、凯美瑞,纵置发动机车型如雷克萨斯GS、LS等都采用了不同设计方案但是原理类似的ECVT变速器,而这些车型往往在动力和经济性方面表现得非常均衡。




点击可以阅读搭载ECVT的车型测试文章:


结语:好的变速器能让车辆的动力系统充分发挥效能,ECVT就非常适合电驱动或者混动车型(虽然为了节省成本,电动车往往采用简单的单级减速器,不过已经有厂商研究用于纯电动车型的ECVT变速器了),随着新能源车的普及,我们未来也会更多体验到这款构思巧妙,传动直接,经济性好的变速器。

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