eCVT变速箱深度技术解读

腾讯汽车科技讯（刘琦）大家可能注意到，很多普通混动车型匹配的变速箱，都是eCVT变速箱。比如雷克萨斯的全系混动车型、丰田凯美瑞双擎、福特Fusion混动版。在北美市场销售的混动本田雅阁，搭载的也是eCVT变速箱。

对于追求节油的混动车型来说，eCVT其实是成本最低、最高效的变速箱技术。但要注意，eCVT与传统的CVT变速箱完全不同，其技术原理大相径庭。甚至可以说，eCVT只是一项动力分配技术，并不是真正意义上的变速装置。

eCVT又被称作PSD，即Power Split Device。顾名思义，这是一种动力分配设备。它一般被应用于轻混车型（Hybrid）上，而不是插电式混动（Plug-in Hybrid）上。后者一般匹配自动变速箱。

轻混车型有个特点，即实现节能最大化，同时车型在动力上并没有扎眼的参数。一般比较适用于家用车、紧凑型SUV上。当然，售价高达150万的雷克萨斯LS 600hL属于个案。下面来讲解eCVT的具体原理：

首先要了解混动车型的动力总成，一般是由一个燃油机、两个电动机组成，外加一个电池组构成的。需要注意的是，混动车型的燃油机，其最大输出功率和扭矩，一般不会太高，大多是自然吸气车型，且采用的是阿特金森循环。

以雷克萨斯NX 300h为例，其配备了一台最大功率为114kW的2.5L自吸发动机，峰值扭矩只有210Nm。同时，还配备了一台最大功率105kW的电动机，峰值扭矩270Nm。电池组方面，该车采用的是一个1.6kWh的镍铁电池。

在这个总成中，不要以为车辆的最大功率是114+105=219kW，因为在绝大多数情况下，只有电动机在驱动车辆。只有在高速巡航时，系统才会切换动力来源，由发动机直接驱动车辆。

而这个1.6kWh的电池组，其作用体现在两个方面：一是为电动机供电；二是存储制动回收的能量。电池的电量，是由第二台电机发电产生的。这台电机的能量来源，一个是燃油机，一个是KERS（动能回收系统）。

上图是eCVT中行星齿轮的示意图，中间的绿色齿轮叫做“太阳轮”，它与发电机相连接；周围的4个橙色齿轮，叫做行星轮，他们连接燃油机；最外环的黄色齿轮，叫做环轮，连接动力电机，同时环轮直接与动力输出轴相连接。

这样一来，通过一个行星齿轮结构，就把燃油机和电动机的动力融合到了一起。在绝大多数的情况下，汽车都是依靠环轮，即电动机的动力来驱动车辆的。由于电机是固定齿比，所以eCVT中没有所谓的齿比概念，也不需要多组行星齿轮或离合器来实现不同挡位。

只有在高速巡航行驶时，eCVT才会把燃油机的动力直接输出给轮端，这时相当于传统自动变速箱在最高挡位行驶。这样设置的原因，是因为在高速行驶时，电动机转速很高，热效率下降，此时电池组若持续大功率输出电流，整个电动系统的热管理会是一个问题。同时，在高速巡航工况下，阿特金森发动机也能进入最佳工作区间。

阿特金森循环是一种发动机冲程模式，它通过一种连杆机构来最大程度延长活塞的行程，其膨胀比大于压缩比。这样，发动机气缸就能充分利用废气气压来做工，进一步节省油耗。但也正是因为这种设计，阿型发动机的低扭表现与高转速性能不如普通发动机。

所以，你可以看到，采用eCVT动力总成的车辆，要么是靠电机驱动，要么是靠发动机驱动，并没有所谓的混合输出。真正的输出功率，也并非是两者的叠加。雷克萨斯LS 600hL配备了一个最大功率290kW的自吸发动机，以及一个总功率165kW的电动机，但其百公里加速水平，还不如只配备285kW自吸发动机的LS460L。因为前者虽然有两个动力来源，但一个时间内只有一个在输出动力。

这样，在驾驶混动车型时，虽然发动机在轰鸣，但其主要工作是在给电池充电。那为何省油呢？这是因为，由于没有多级齿比，主要是通过电机输出动力，所以eCVT动力总成的能量损耗，没有传统自动变速箱子在能量传递中的大量损耗。

低速时车辆直接以纯电模式行驶，加之发动机采用阿特金森循环，使得油耗进一步降低。这就是混动车型节油的原理。

这里要特别提一点，混动车型的阿特金森循环发动机，其实并非采用历史上詹姆斯阿特金森设计的那种复杂结构。得益于发动机电控系统的进步，如今雷克萨斯等混动车型上的发动机，通过延迟关闭进气门、使得冲程结束后气缸内混合气体又溢出一部分，由此变相实现了膨胀比大于压缩比。

然而，你可能会问，如果这是eCVT的原理，那此类混动车型岂不是无法实现四驱？当然不是，雷克萨斯NX 300h，既有前驱版本，也有四驱版本。但其四驱版本与传统的四驱实现的方式不同。

要知道的是，传统四驱结构，即后桥通过一根传动轴传输动力的四驱模式，是依赖于变速箱实现的。无论是手动变速箱还是自动变速箱，其可匹配四驱系统的版本，均有方向相反的两个输出轴。

而eCVT根本就不算是一个变速箱，它怎么同时提供两个动力输出轴呢？并不需要。雷克萨斯的四驱模式，是在车辆后桥加装一个电动机，来实现四驱，中间根本不需要传动轴。这种设计，有些类似于沃尔沃V60 Plug-in Hybrid的理念。

对于混动车型来说，节油是终极目的；但eCVT其实只是一个比较保守的解决方案。并非所有的轻混车型都使用eCVT，因为如上所述，eCVT虽然节油，但动力性能欠缺。有些注重性能的混动车型，尤其是后驱车，使用的依然是自动变速箱。

比如英菲尼迪Q50 Hybrid，它搭载了一台3.5L自吸发动机，以及一台50kW的电机，匹配的是7速变速箱。这是因为eCVT只适用于前驱或四驱情形，对于后驱车无能为力。Q50搭载的这款7速变速箱来自奔驰7G-Tronic，可以适用于混动系统。

对于这种混动模式，只存在发动机与电机同时驱动车辆，或电机单独驱动车辆的情况，不存在eCVT中出现的由发动机单独驱动车辆的情况。因为发动机与电动机实际上通过一根输出轴与变速箱连接。

这种混动模式的意义，在于电机在发动机的基础上补足了一部分动力，让车辆在原有大马力发动机的基础上，更进一步提升最大输出功率。所以该模式中的电机功率一般不会很大。在某些工况下，也可以调整为纯电模式，起到一定的节油作用。但很明显，其节油效果不如eCVT模式。