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拉斯维加斯公司网站_985机械专业唐车主:丰田混动行星齿轮机构注定被淘汰

阅读量:3786      2020-01-11 14:11:46

拉斯维加斯公司网站_985机械专业唐车主:丰田混动行星齿轮机构注定被淘汰

拉斯维加斯公司网站,前言:

我之前写的文字版的丰田混动行星齿轮机构的原理,还没有把最关键的地方说得足够清楚,

如果有那个台湾人演示的视频里面的软件,我就能做各种工况的动态演示,方便各位理解。

丰田这套行星齿轮机构的弱点,还是按照混动的三个方面来谈,省油、高性能、插电:

一、省油方面

1、原理:

原地发电:m2驱动电机停机、齿圈固定,发动机启动、行星架正转、行星轮反转带动太阳轮和m1发电电机正转,m1正转发电,这个相对转动关系是行星机构发电的核心原理。

起步纯电:m2耗电正转带动齿圈起步,发动机曲轴、行星架固定,行星轮随齿圈正转同时带动太阳轮和m1反转,发动机停机,然后m1反转不发电。

混联混动:电量消耗掉一部分之后,发动机介入,转速到达一定时开始喷油,各气缸的动力通过发动机曲轴直连到行星架、在通过行星轮来传递给m1进行发电,m1正转发电的条件是行星轮反转带动太阳轮和m1正转,行星轮要想反转,发动机带动行星架必须达到一定的转速、使行星轮不被齿圈拖到正转而是反转,混联状态下,m2驱动电机对齿圈加力(m2给整车行驶直接出力),发动机以能够刚好使得m1正转的某个转速到m2转速之间的转速来带动行星架、行星架带动行星轮,行星轮给齿圈加力(发动机给整车行驶直接出力)的同时也给太阳轮加力(发动机给m1发电机提供发电动力)、太阳轮正转,太阳轮连接m1发电电机发电给电池再流向m2驱动电机,此时动力由m2和发动机并联输出,同时m1发电,发动机--m1--电池--m2构成串联关系,并联和串联两者同时存在,是混联。

由于使用了米勒循环发动机,热效率较高的转速区间较宽,混联时的m2转速高于发动机转速,两者改变转速就可以通过各自连接的齿圈和行星架来控制行星轮的反转转速,从而控制太阳轮的正转转速,发动机的一部分动力通过行星轮给太阳轮给加力、太阳轮给m1提供用于发电的动力、来弥补m2消耗的电量,相当于给m2补电量,属于串联,发动机剩下的动力通过行星轮给齿圈加力,和m2对齿圈加的力一起推动齿圈正转,相当于给m2补扭矩,但不能绕开齿圈直接驱动车辆,所以只能算以m2为主的不完全并联。

高速工况:车速越高,m2带动的齿圈转速越高,且m2无法从齿圈脱离,不能改由发动机直接驱动齿圈,此时m2驱动电机由于转速过高导致能耗升高且扭矩下降,发动机不仅需要提供扭矩使m1正转发电来弥补增大的能耗、还要把剩下的扭矩拿来弥补m2减小的扭矩,能量从发动机出来之后,经过行星架、在行星轮处分成了两股,一股直接到齿圈,另外一股经过太阳轮再到m1再到电池再到m2最后还是到了齿圈,根据热力学第二定律,以及我们熟知的总效率=各环节效率乘积的公式,并且由于高速工况是内燃机的经济工况,发动机产生动能直接驱动车轮的效率,必然比把一部分动能先转化为电能再转化为动能要高,而m2无法脱离导致m2必须耗电、m1必须发电。

2、结论: 起步、低速中速时以m2驱动为主、m2转速不会比发动机转速高很多,发动机转速也不会比m1转速高很多,所以发动机主要负责给m1提供发电动力,串联混动为主,米勒循环热效率高,省油。

高速时,由于m2能耗增大、扭矩降低,发动机给m1提供发电动力来弥补电量消耗、给齿圈提供扭矩来弥补m2的扭矩不足,总效率低于同级别燃油车发动机直接驱动车轮的效率,所以不省油。

二、插电方面

1、原理:时速42英里时,为保护m1发电电机设置了反转转速极限-6500转,导致发动机曲轴被两个电机通过行星轮和行星架强行拖动,

这样纯电的最大时速就被锁死在了42英里,无法做出真正意义上的插电混动(电机可以单独输出动力,不被发动机影响,也不影响发动机)。

2、结论:电动机和发动机在中速时无法分离,发动机必须启动,注定了不能做成有实际环保意义的插电混动,无法实现日常短途行驶的0油耗0排放, 即便发动机启动后不喷油,其制动效果也只会成为阻碍、增大能耗。

三、高性能方面

1、原理:发动机不通过m2电动机带动的齿圈就无法输出动力,也就是说发动机根本不能直接给车轮提供动力,只是m2电动机的补扭装置而已, 所以我才说串联混动才是丰田行星机构的本质,能直接驱动车轮的动力就是m2电动机+齿圈的这部分, 机构的其他部分都是为这个发挥了动力耦合和变速功能的部分来服务的。

而真正的并联混动是发动机和电动机都可以单独直接给车轮提供动力、并且可以通过动力耦合机构把动力耦合到一起来给车轮提供动力,显然丰田行星齿轮机构不包含真正的并联混动。

2、结论:不包含真正的并联混动,就无法把电动机和发动机的动力进行充分耦合,注定了不可能做成高性能混动系统。

后话:

丰田的营销和公关做得非常好,把系统本身的问题隐藏得很到位,他们的说法是:双电机混联式强混合动力系统,m1发电机给发动机削峰,m2电动机给发动机填谷,这样发动机就可以一直保持最佳工况,真的是非常诱人的说辞。

连我那位在国家级传动实验室读研的学弟都被洗脑了,这令我非常震惊,丰田洗脑大法已经深入到科研第一线了,他之前还一个劲地跟我吹丰田混动行星齿轮机构依然技术领先,叫我不要买比亚迪,去买混卡混雷,还好我懂技术、没被洗脑,换个人估计就听了。

同时这也是我要站出来科普丰田混动行星齿轮机构原理的原因之一,另一个原因是丰田养的公关们实在无耻,吹嘘自己还好,瞎黑其他的就不对了。

不得不说,比亚迪和各大高校的关系,尤其是和各个传动实验室的关系,得好好搞一下,连懂技术的人都被丰田洗脑了,不懂技术的人能扛得住吗?

唯电club成员 唐初代2015车主harry原创。

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