新型汽车变速器 eCVT (三)

本文速读:

  • 除美国、日本、中国之外,还有许多国家及其汽车企业正开发eCVT变速器。

  • 本文着重介绍法国雷诺公司和奥地利 AVL 公司的最新 eCVT 产品。

上两篇文章我谈了一下汽车业界 eCVT 变速器使用最为广泛的产品,其中包括通用、丰田以及中国国内的各类混动变速器。行业内还有很多其他公司也正开发 eCVT 变速器产品。

雷诺与Eolab

在德国的汽车圈子里,你很少会听到法国汽车公司的动态。2014年9月时雷诺对外展示了概念车 Eolab。一反常态,雷诺的这款新型变速器被德国汽车媒体广泛报道。

雷诺Eolab概念车

图1:雷诺 Eolab 概念车| 图片@雷诺

与所有的概念车一样,雷诺将Eolab作为平台,展示最新汽车技术。流线型车身、可关闭的轮毂、车身轻量化设计等等。可以说,雷诺在 Eolab 上所展示技术的重中之重就是降低油耗。而达成这个目标最为关键的一点就是该车新型混合动力系统和其所用的变速器。

Eolab 使用了一个排量一升58千瓦的发动机和一个40千瓦的电机1。发动机和电机分别连接着一个输入轴,如下图。其中,绿色部件为扭转减震器,连接着发动机。浅蓝色部件为电动机。

雷诺Eolab概念车用变速箱第一代

图2:雷诺 Eolab 概念车用变速箱第一代 | 图片@雷诺

Eolab 的结构可以看成是两个变速器的合成机构。其中第一个变速器连接发动机,第二个连接电动机。两个变速器分别有一和两个档位。两个变速器的输出端相连至差速器。这个结构,特别是两个嵌套的输入轴(图2中绿色和红色),不得不让人联想到双离合变速器。利用这个结构,Eolab 共可实现三个档位,并可选择传统驾驶、电动驾驶、并行混动三个驾驶模式。

今年,雷诺对 Eolab 内的变速器做了升级,推出了第二代 Eolab 驱动系统。最大的一个改动就是在变速器内加入了第二台电动机。同时将档位数目由3个提升到了4个。变速器结构如下图所示:

雷诺Eolab概念车用变速箱第二代

图3:雷诺 Eolab 概念车用变速箱第二代 | 图片@obasic

可以看到,第二代的产品与第一代有很大的差别。主电机(电机2)被从发动机一侧移至变速箱的另一侧。第二个电机(电机1)通过两个齿轮组与发动机相连。

跟雷诺公司负责这个变速器的 Nicolas Fremau 聊的时候,我问起第一代里只用了一台电机,为什么在第二代中决定装两台电机,他对此的解释是:只有安装了第二台电机,才能保证汽车能持续保持电动驾驶。当电池电量充足时,汽车主要由电机2进行推动。当电池电量不足时,发动机推动电机1发电,以继续供电给电机2推动机车(即串联式混动驱动)。

另外,他多次强调四个档位是DHT里最佳档位数目(第一代变速器只有三个档位)。其中第四档保证汽车在高速时能使用发动机直接驱动(避免使用串联式混动模式),从而减低高速油耗。

AVL和Future Hybrid

AVL与之前提到的各个公司不一样,该公司不是整车厂,而是全球著名的一级供应商。AVL 公司生产发动机、变速器等各种汽车配件。此外,它在汽车大型测试设备领域处于绝对领先地位。

AVL 的混动变速箱 Future Hybrid 是该公司完全自主研发的产品。2013年该产品仍处于内部研发时,我曾有幸去 AVL 公司参与其项目的讨论。在当时,这样的一个新颖的产品让人眼前一亮。

AVL公司混动变速器 Future Hybrid 7 Mode

图4:AVL公司混动变速器 Future Hybrid 7 Mode | 图片@obasic

该变速箱内装有三个行星齿轮组,其中第一和第二行星齿轮组组合成了一个拉维纳式(Ravigneaux)齿轮组。与市场上其他eCVT变速器一个很大的不同是,Future Hybrid 只装载一个电动机。该电机与Ravigneaux齿轮组的齿圈相连接。整个变速箱的结构与 Lepelletier 6速自动变速箱非常像。AVL 参与这个项目的工程师告诉我,传统6速自动变速箱其实是他们设计这款混动变速箱的出发点。

由于该变速器共可实现七个不同的驾驶模式,因此,AVL 称这个变速器为 Future Hybrid 7 Mode。2015年时,AVL 公司已完成 Future Hybrid 7 Mode 的样机,如下图。

AVL公司混动变速器 Future Hybrid 7 Mode

图5:AVL公司混动变速器 Future Hybrid 7 Mode | 图片@AVL

AVL 在这款变速箱中决定只用一个电机的最根本原因很简单:降低制造成本并减小变速箱体积。然而,因为只包含一个电机,变速器的功能也受到了较大的限制。

2015年,AVL推出了 Future Hybrid 的第二代产品,由于可实现8个驾驶模式,该变速器名称为 Future Hybrid 8 Mode,其结构如下图。

AVL公司混动变速器 Future Hybrid 8 Mode

图6:AVL公司混动变速器 Future Hybrid 8 Mode | 图片@obasic

相对于第一代产品,Future Hybrid 8 Mode 舍去了第三个行星齿轮组,变速箱的核心部分为一个拉维纳式齿轮组,因此,结构更为简单。然而,与第一代产品一样,该变速器内仍然只使用了一个电机。汽车在市区内长时间(或距离)的电动驾驶较难保障。此外,汽车起步时的高加速度难以达到。

注释:

  1. 出处:Nicolas Fremau于2015年在柏林CTI论坛作报告:”Alliance Renault / Nissan high performance and low cost PHEV transmission for Eolab and others vehicles”


零距离:世界第一辆汽车

历史书告诉我们世界上第一辆汽车是卡尔·本茨(Karl Benz)在1886年1月29号发明的。

很早之前曾查阅过这辆车的资料。当时把这辆车的专利1、文献、视频啥的统统翻了出来。盯着这个古老的机器,看着那些黑白的照片,我试图去想象卡尔·本茨是如何一个人建造出一整辆汽车的。

卡尔·本茨造世界第一辆汽车

图:世界第一辆汽车 | 图片@Deutsches Museum

这星期有机会去了慕尼黑的德国博物馆,到了之后才听朋友说起这里停放着 …

世界第一辆汽车的原型车

德国博物馆展出的世界第一辆汽车的原型车

周三下午,没人的展览馆里,八月的太阳懒懒的洒下来。面前,历史书里的那辆车就在那静静地等着我们。 130年的车座和车轮依然散发着老旧的味道。

没有奢华的配置,没有优雅的线条,没有傲人的马力,有的只是纯粹的技术在钢铁零件上的完美体现。每一个螺帽、每一条轮辐、每一个阀门无不展现了卡尔·本茨当年设计这辆车时的心血。

德国博物馆展出的世界第一辆汽车的原型车
德国博物馆展出的世界第一辆汽车的原型车

稍稍有些生锈的单缸发动机2,当年能产生0.75马力。在那个时代,火花塞还没有发明3,卡尔·本茨自己开发出了第一个可用的火花塞。

卡尔·本茨造世界第一辆汽车专利

图:世界第一辆汽车专利 | 图片@Deutsches Museum

130年前的汽车研发制造

发动机下巨大的飞轮在阳光里还反射着当年的光泽。

开车前,你得抓着这个巨大的轮子,用全身的劲让它转起来,带动发动机慢慢启动。小时候看到过司机伯伯拿着一个曲柄启动老解放汽车是多吃力。这个车启动的时候比解放车只能说有过之而无不及。

卡尔·本茨造世界第一辆汽车

图:世界第一辆汽车 | 图片@Deutsches Museum

好不容易启动了发动机,该怎么推动车轮?为此,卡尔·本茨将一条布带缠在了两个滚筒之间,做成了这辆车的“一档变速箱”。这个变速箱也成为了今天无级变速箱的始祖

没有倒档,如果想要倒车的话得下车自己动手。不过鉴于车子就265公斤重,手动倒车似乎不是大问题。

安装好变速箱后,似乎觉得技术含量还不够,卡尔·本茨于是在这辆车中安装了历史上第一个差速器。

车座下的布带和滚筒,以及内置的差速器

图:车座下的布带和滚筒,以及内置的差速器 | 图片@Deutsches Museum

技术不是一切,130年前如是

卡尔·本茨造世界第一辆汽车

图:贝瑞塔·林格驾驶世界第一辆汽车进行人类历史上第一次长途旅行 | 图片@n-tv.de

由于时代的限制,这辆今天看来伟大的汽车在当年却不为人接受。汽油刺鼻的味道、发动机巨大的响声等对于当时的人来说过于新颖,让人望而却步。技术的成功不代表产品的成功。

人们常说,在一个成功的男人背后总有一个伟大的女人。

1888年时,卡尔·本茨的妻子贝瑞塔·林格带着两个孩子,从曼海姆(Mannheim)出发,驱车100公里去普福尔茨海姆(Pforzheim),就此完成了人类历史上第一次汽车长途旅行。

这次旅行后卡尔·本茨在贝瑞塔·林格的建议下参加了慕尼黑博览会,引起巨大轰动。

从那刻起,一个不用马拉的“马车”渐渐被人们接受,一个工程师的名字被永远记载在了历史中。

注释:

  1. 卡尔·本茨第一辆汽车专利号:DE37435

  2. 发动机排气量为0.954升,采用了表面化油器和蒸发冷却等技术。

  3. 1901年罗伯特·博世的员工 Gottlob Honold 发明了今天意义上的火花塞。

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