与钢带链条无关 电子无级变速器ECVT解析

前两天有朋友问到了凯迪拉克的凯雷德混动车型，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。