此前我们以『增程』这个概念为引,浅谈了「串联式」混动结构的特点以及应用,本期我们延续上期的车型,解读一下「功率(动力)分流」(后统称「功率分流」)。
「功率分流」:机械功率与电功率的『圈圈圆圆圈圈』
在上一期分析「增程式电动汽车」的来源及技术原理的过程中,介绍了「通用VOLTEC混动系统」(第二代)的基本工作原理,其中有一种叫「高增程模式」,在该模式下,「发动机」发出「功率」的流向十分的复杂:
通用VOLTEC混动系统(第二代)中变速器高增程模式功率流分析
机械功率流:「发动机」的功率通过「行星齿轮组1」的「行星齿轮盘」,传动到达「输出轴」(上图 ①流向);「发动机」的功率通过「行星齿轮组1」的「太阳齿轮」到达「行 星齿轮组2」的「外齿圈」再通过「行星齿轮组2」的「行星齿轮盘」汇总到「输出轴」(上图 ②流向);
电功率流:「发动机」的功率通过「电机A」发出的电能输送给「电池」或「电机B」,得到电能的「电机B」产生的驱动力矩,通过「行星齿轮组2」的「行星齿轮盘」传送给「输出轴」(上图 ③流向);当然,「发动机」的功率还可以通过「行星齿轮组1」的「太阳齿轮」到达「行星齿轮组2」的「外齿圈」对「电机B」进行功率调节。
这种将「发动机」产生的「功率」进行分流的混动结构又被称为「功率分流」(Power Split,简称PS),同时也是最常见的一种「混联式」。而我们包括我们此前提到的「丰田THS混动系统」中的「E-CVT」以及「通用VOLTEC混动系统(第二代)」中的「混动变速器」属于「功率分流」,只是它们之间又存在一定的区别,接下来我们就由浅入深地来聊聊各种「功率分流」。
「输入式功率分流」:丰田THS混动系统
丰田E-CVT变速器(第一代)结构示意图
「丰田THS混动系统」作为最早的一批量产「功率分流」的混动系统,通过其独有专利的「E-CVT变速器」将「功率分流」这一混动派系彻底带火了。而其「功率分流」的逻辑也相对比较简单。比如在搭载「E-CVT变速器」的车辆行驶时,「发动机」所发出的「功率」在「行星齿轮盘」上会被一分为二:
一股「功率流」通过「行星齿轮盘」到「行星齿轮」到「外齿圈」,向着「输出轴」流去;
一股「功率流」则通过「行星齿轮盘」到「太阳齿轮」带动「P1电机」进行发电,电能传输到「P3电机」上进行「机械能」的转换,最终也汇合到「输出轴」。
所以其分流原理是:「发动机」的「功率」在输入端的「行星齿轮」上就被分为两个部分,这种「功率」在「输入轴」(或输入端)被分流系统被称为「输入式功率分流」。而其特点是:
1. 「发动机」及「发电机」连接到「行星齿轮组」的两根不同的轴上;
2. 「行星齿轮组」的「外齿圈」与「输出轴」相连;
3. 「P3电机」与「变速器」的输出端直接相连。
「输出式功率分流」:通用VOLTEC混动系统(第一代)
通过一排「行星齿轮组」所实现的混动效果确实做到了『花小钱办大事』,所以丰田便为以上提到的这种「功率分流」的技术申请了专利。通用汽车的工程师一看,这还得了!