最近我体验过三款混合动力的SUV车型,分别是日产楼兰、比亚迪唐和雷克萨斯RX450h,突然想到这三款车型的混动系统完全不一样啊,以至于动力输出、平顺性、油耗天差地别。我们都知道混动省油,什么强混弱混插电混blabla,可有几位清楚混动系统发动机、电动机之间是如何传递能量呢?于是我觉得有必要给大家讲讲这方面原理,这篇文章干货比较足,我将以雷克萨斯的混合动力为基础,因为它家的动力匹配复杂程度更高,也更有意思。
一图理顺:混合动力?先看有没有变速器!
行星齿轮组:想法很巧妙,原理很烧脑
实际上,即便是雷克萨斯RX使用的混动系统,原理也和丰田普锐斯上面的基本一致,只不过针对动力输出级别和驱动形式做了些调整和改进。我们看到这套混动系统的动力分配机构,硬件核心就是个行星齿轮组,太阳轮、行星轮盘和外层齿圈分别连接着1号电机、发动机和2号电机。
你一定会想,那最终车轮的动力由谁来负责传递呢?不是发动机的行星轮,也不是中心太阳轮,而是最外层的齿圈。工作的时候,发动机只有在运转的情况下,行星轮才会绕着太阳轮公转,否则就是自转,充当传递动力的角色。可以想象,即便你开始全油门加速,发动机启动介入,行星轮开始公转,此时由于行星轮与齿圈之间是常啮合的,也不会带来什么顿挫感。
严格来讲,你说这还是个变速器吗?根据雷克萨斯官方的工作人员说过:“这个……我们工程师就叫它动力分配器,对外宣传就叫E-CVT电子无级变速器,其实跟CVT原理完全不着边,只不过能实现CVT一样的平顺性。”
正常起步时,我们并不需要输出太大动力,因此车辆会默认保持在纯电动模式,这时仅有一个2号电机运转,驱动外齿圈。此时由于发动机不工作,行星轮也就不会绕着太阳轮转动。
如果你一脚油门到底,单靠一个2号电机肯定不够用了,这时发动机介入,外层齿圈获得最大动力,车辆也就获得了最大动力输出。同样的道理,为什么我们感受不到顿挫?因为行星轮一直依靠被动的自转调节来“中和”不同动力介入时产生的顿挫。另外,发动机还能将一部分动力传递给1号电机进行发电。
高速巡航能不能充电?答案是可以的。发动机运转,带动行星盘,这时候太阳轮是可以被动反转的,一反转,原本的1号电动机就开始扮演发电机的角色了。
同样的道理,在制动状态下,由于车轮速度降低,外齿圈的转速也跟着降低,因此这时候2号电动机就开始进入发电状态。
如果你一直原地开着空调,会发现过一会儿发动机会自己启动,原因很简单——电不够了呗。在这个原地充电的过程中,发动机启动后带动行星盘绕着太阳轮公转,由于车没动,外齿圈肯定是固定的,因此,发动机输出轴的所有能量也就传递给了太阳轮,于是太阳轮所对应的1号电机就开始发电了。
总结:
实际上,在车辆使用过程中,工况的变化非常频繁,ECU需要不停地判定目前处于什么工况,再将执行指令传递给对应的发动机、电动机或行星齿轮组,实际的工作过程也要比我上面讲的“简化版”复杂得多。但不得不承认,目前丰田以及雷克萨斯的这套动力分配的解决方案,是唯一能将动力输出和平顺性匹配得相当完美的,这从RX450h的试驾体验中就不难感受到。
哦对了,如果你对之前提到的混动楼兰油耗问题很感兴趣,也可以点击下方的扩展阅读,您会发现不是所有的混动都能省下油来。
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