騰訊汽車科技訊（劉琦）大家可能注意到，很多普通混動(dòng)車型匹配的變速箱，都是eCVT變速箱。比如雷克薩斯的全系混動(dòng)車型、豐田凱美瑞雙擎、福特Fusion混動(dòng)版。在北美市場(chǎng)銷售的混動(dòng)本田雅閣，搭載的也是eCVT變速箱。
對(duì)于追求節(jié)油的混動(dòng)車型來說，eCVT其實(shí)是成本最低、最高效的變速箱技術(shù)。但要注意，eCVT與傳統(tǒng)的CVT變速箱完全不同，其技術(shù)原理大相徑庭。甚至可以說，eCVT只是一項(xiàng)動(dòng)力分配技術(shù)，并不是真正意義上的變速裝置。
eCVT又被稱作PSD，即Power Split Device。顧名思義，這是一種動(dòng)力分配設(shè)備。它一般被應(yīng)用于輕混車型（Hybrid）上，而不是插電式混動(dòng)（Plug-in Hybrid）上。后者一般匹配自動(dòng)變速箱。
輕混車型有個(gè)特點(diǎn)，即實(shí)現(xiàn)節(jié)能最大化，同時(shí)車型在動(dòng)力上并沒有扎眼的參數(shù)。一般比較適用于家用車、緊湊型SUV上。當(dāng)然，售價(jià)高達(dá)150萬的雷克薩斯LS 600hL屬于個(gè)案。下面來講解eCVT的具體原理：
首先要了解混動(dòng)車型的動(dòng)力總成，一般是由一個(gè)燃油機(jī)、兩個(gè)電動(dòng)機(jī)組成，外加一個(gè)電池組構(gòu)成的。需要注意的是，混動(dòng)車型的燃油機(jī)，其最大輸出功率和扭矩，一般不會(huì)太高，大多是自然吸氣車型，且采用的是阿特金森循環(huán)。
以雷克薩斯NX 300h為例，其配備了一臺(tái)最大功率為114kW的2.5L自吸發(fā)動(dòng)機(jī)，峰值扭矩只有210Nm。同時(shí)，還配備了一臺(tái)最大功率105kW的電動(dòng)機(jī)，峰值扭矩270Nm。電池組方面，該車采用的是一個(gè)1.6kWh的鎳鐵電池。
在這個(gè)總成中，不要以為車輛的最大功率是114+105=219kW，因?yàn)樵诮^大多數(shù)情況下，只有電動(dòng)機(jī)在驅(qū)動(dòng)車輛。只有在高速巡航時(shí)，系統(tǒng)才會(huì)切換動(dòng)力來源，由發(fā)動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)車輛。
而這個(gè)1.6kWh的電池組，其作用體現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是為電動(dòng)機(jī)供電；二是存儲(chǔ)制動(dòng)回收的能量。電池的電量，是由第二臺(tái)電機(jī)發(fā)電產(chǎn)生的。這臺(tái)電機(jī)的能量來源，一個(gè)是燃油機(jī)，一個(gè)是KERS（動(dòng)能回收系統(tǒng)）。
上圖是eCVT中行星齒輪的示意圖，中間的綠色齒輪叫做“太陽(yáng)輪”，它與發(fā)電機(jī)相連接；周圍的4個(gè)橙色齒輪，叫做行星輪，他們連接燃油機(jī)；最外環(huán)的黃色齒輪，叫做環(huán)輪，連接動(dòng)力電機(jī)，同時(shí)環(huán)輪直接與動(dòng)力輸出軸相連接。
這樣一來，通過一個(gè)行星齒輪結(jié)構(gòu)，就把燃油機(jī)和電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力融合到了一起。在絕大多數(shù)的情況下，汽車都是依靠環(huán)輪，即電動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)車輛的。由于電機(jī)是固定齒比，所以eCVT中沒有所謂的齒比概念，也不需要多組行星齒輪或離合器來實(shí)現(xiàn)不同擋位。
只有在高速巡航行駛時(shí)，eCVT才會(huì)把燃油機(jī)的動(dòng)力直接輸出給輪端，這時(shí)相當(dāng)于傳統(tǒng)自動(dòng)變速箱在最高擋位行駛。這樣設(shè)置的原因，是因?yàn)樵诟咚傩旭倳r(shí)，電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速很高，熱效率下降，此時(shí)電池組若持續(xù)大功率輸出電流，整個(gè)電動(dòng)系統(tǒng)的熱管理會(huì)是一個(gè)問題。同時(shí)，在高速巡航工況下，阿特金森發(fā)動(dòng)機(jī)也能進(jìn)入最佳工作區(qū)間。
阿特金森循環(huán)是一種發(fā)動(dòng)機(jī)沖程模式，它通過一種連桿機(jī)構(gòu)來最大程度延長(zhǎng)活塞的行程，其膨脹比大于壓縮比。這樣，發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸就能充分利用廢氣氣壓來做工，進(jìn)一步節(jié)省油耗。但也正是因?yàn)檫@種設(shè)計(jì)，阿型發(fā)動(dòng)機(jī)的低扭表現(xiàn)與高轉(zhuǎn)速性能不如普通發(fā)動(dòng)機(jī)。
所以，你可以看到，采用eCVT動(dòng)力總成的車輛，要么是靠電機(jī)驅(qū)動(dòng)，要么是靠發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，并沒有所謂的混合輸出。真正的輸出功率，也并非是兩者的疊加。雷克薩斯LS 600hL配備了一個(gè)最大功率290kW的自吸發(fā)動(dòng)機(jī)，以及一個(gè)總功率165kW的電動(dòng)機(jī)，但其百公里加速水平，還不如只配備285kW自吸發(fā)動(dòng)機(jī)的LS460L。因?yàn)榍罢唠m然有兩個(gè)動(dòng)力來源，但一個(gè)時(shí)間內(nèi)只有一個(gè)在輸出動(dòng)力。
這樣，在駕駛混動(dòng)車型時(shí)，雖然發(fā)動(dòng)機(jī)在轟鳴，但其主要工作是在給電池充電。那為何省油呢？這是因?yàn)椋捎跊]有多級(jí)齒比，主要是通過電機(jī)輸出動(dòng)力，所以eCVT動(dòng)力總成的能量損耗，沒有傳統(tǒng)自動(dòng)變速箱子在能量傳遞中的大量損耗。
低速時(shí)車輛直接以純電模式行駛，加之發(fā)動(dòng)機(jī)采用阿特金森循環(huán)，使得油耗進(jìn)一步降低。這就是混動(dòng)車型節(jié)油的原理。
這里要特別提一點(diǎn)，混動(dòng)車型的阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其實(shí)并非采用歷史上詹姆斯阿特金森設(shè)計(jì)的那種復(fù)雜結(jié)構(gòu)。得益于發(fā)動(dòng)機(jī)電控系統(tǒng)的進(jìn)步，如今雷克薩斯等混動(dòng)車型上的發(fā)動(dòng)機(jī)，通過延遲關(guān)閉進(jìn)氣門、使得沖程結(jié)束后氣缸內(nèi)混合氣體又溢出一部分，由此變相實(shí)現(xiàn)了膨脹比大于壓縮比。
然而，你可能會(huì)問，如果這是eCVT的原理，那此類混動(dòng)車型豈不是無法實(shí)現(xiàn)四驅(qū)？當(dāng)然不是，雷克薩斯NX 300h，既有前驅(qū)版本，也有四驅(qū)版本。但其四驅(qū)版本與傳統(tǒng)的四驅(qū)實(shí)現(xiàn)的方式不同。
要知道的是，傳統(tǒng)四驅(qū)結(jié)構(gòu)，即后橋通過一根傳動(dòng)軸傳輸動(dòng)力的四驅(qū)模式，是依賴于變速箱實(shí)現(xiàn)的。無論是手動(dòng)變速箱還是自動(dòng)變速箱，其可匹配四驅(qū)系統(tǒng)的版本，均有方向相反的兩個(gè)輸出軸。
而eCVT根本就不算是一個(gè)變速箱，它怎么同時(shí)提供兩個(gè)動(dòng)力輸出軸呢？并不需要。雷克薩斯的四驅(qū)模式，是在車輛后橋加裝一個(gè)電動(dòng)機(jī)，來實(shí)現(xiàn)四驅(qū)，中間根本不需要傳動(dòng)軸。這種設(shè)計(jì)，有些類似于沃爾沃V60 Plug-in Hybrid的理念。
對(duì)于混動(dòng)車型來說，節(jié)油是終極目的；但eCVT其實(shí)只是一個(gè)比較保守的解決方案。并非所有的輕混車型都使用eCVT，因?yàn)槿缟纤觯琫CVT雖然節(jié)油，但動(dòng)力性能欠缺。有些注重性能的混動(dòng)車型，尤其是后驅(qū)車，使用的依然是自動(dòng)變速箱。
比如英菲尼迪Q50 Hybrid，它搭載了一臺(tái)3.5L自吸發(fā)動(dòng)機(jī)，以及一臺(tái)50kW的電機(jī)，匹配的是7速變速箱。這是因?yàn)閑CVT只適用于前驅(qū)或四驅(qū)情形，對(duì)于后驅(qū)車無能為力。Q50搭載的這款7速變速箱來自奔馳7G-Tronic，可以適用于混動(dòng)系統(tǒng)。
對(duì)于這種混動(dòng)模式，只存在發(fā)動(dòng)機(jī)與電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)車輛，或電機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛的情況，不存在eCVT中出現(xiàn)的由發(fā)動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車輛的情況。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)與電動(dòng)機(jī)實(shí)際上通過一根輸出軸與變速箱連接。
這種混動(dòng)模式的意義，在于電機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上補(bǔ)足了一部分動(dòng)力，讓車輛在原有大馬力發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上，更進(jìn)一步提升最大輸出功率。所以該模式中的電機(jī)功率一般不會(huì)很大。在某些工況下，也可以調(diào)整為純電模式，起到一定的節(jié)油作用。但很明顯，其節(jié)油效果不如eCVT模式。
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