請問 toyota prius 有沒有變速? - 汽車
By Daph Bay
at 2017-05-08T18:11
at 2017-05-08T18:11
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很難得有看到討論Prius的PSD系統,小弟為油電車主,本身也是學機械
也有學電,剛好對油電車也很有興趣,就決定來加入混戰了XD(雖然lag很大?)
Prius的變速箱是E-CVT無段電子變速系統,你說他是不是變速箱,可以說是,也可以說
不是,他不僅僅是變速箱,還是一個油電混合動力的傳動系統,同時兼具引擎發電,再
生制動發電,馬達反托引擎啟動,馬達反托引擎耗能,引擎拖發電機發電轉成扭矩
等等神奇模式,正因為諸多模式,讓Prius的整體熱效率能提升到一個不錯的的境界
先讓我們談談E-CVT整個系統吧,其實你文章也整理得差不多了
基本結構就是
輪胎<-->MG2<-->引擎<-->MG1
輪胎跟MG2基本上是固定齒比但中間有一機制可提供離合,離合機制為何我不清楚
但此離合器僅用在N檔狀態,實際上油電車除了推車以外不應打入N檔這模式先不討論
引擎則夾在MG2跟MG1中間,理論上不會有滑差,引擎到行星齒輪間理論上應該沒有
經過液壓扭力轉換系統,但沒有的話自排油到底用在哪邊@@? 我也很好奇XD
Prius PHV則在引擎加入了單向離合器,協助高速純電行駛的時候不必拖著引擎走
MG1 MG2 都是電動馬達,同步都扮演發電機的角色,MG2多數用來輸出MG1多數用來發電
所以大家習慣稱呼MG2大馬達MG1發電機,但事實上兩者都是雙向的,後面會介紹
什麼是變速箱,依你的內文比較偏向純齒輪機械結構的東西,可調變扭力根轉速
的裝置,才叫變速箱?
如果是這樣狹義的機械變速箱的話,Prius是沒有的,E-CVT雖然是一行星齒輪機構,
但他沒有具有任何可變齒輪比,他多數時間沒有辦法直接將引擎動力經過機械轉換直
接對輪胎進行輸出,沒錯我說的是多數的時間XD
但就我的定義,只要是能夠轉換扭力跟轉速的裝置,都可稱為變速箱,不論是有離
合器純齒輪變比的傳統手排,還是有液壓轉換系統跟行星齒輪的自排,還是鋼帶系
統的CVT,還是擺脫傳統動力系統的E-CVT,我認為都算是變速箱,其關鍵在
速度<--->扭力轉換這個系統,能達到,我就認為他是變速箱,真正沒有變速箱的
應該只有純電車,因為電動馬達的特性,不需要變速箱。
先來說說為啥汽油車要變速箱?
http://classroom.u-car.com.tw/classroom-images/classroom/1-100/30/cc-8818.jpg
看一下汽油引擎的馬力扭力圖可以知道,引擎在一個轉速狀態下的扭力會最高
其他時間都會比較低,那又汽車甚麼時候會需要扭力呢?
起步、爬坡,高速再加速(超車),前兩項大概都是在引擎運作在比較低速的狀態下
這時候若引擎轉速跟輪胎轉速是一個固定比的話,很難提供足夠的扭力輸出
所以需要透過變速箱,變速箱除了會直接把扭力放大外,還提供了一個功能
就是讓引擎運作在高轉速區,產生更大的功率(也就是較大的馬力),
功率又等於速度乘上扭力,所以若引擎運作在更高轉速下,能提供的總功率就更多
自然同車速的狀態下就能提供更多扭力,這是一般變速箱的基礎概念
不管是手排,有扭力轉換器的自排,還是鋼帶的CVT,都脫離不了這個概念
E-CVT同樣也是這個概念,只是他的傳遞路徑不是單純只有力跟齒輪比的槓桿
而多了一個力轉電,電轉力的特殊路徑,這樣了路徑自然有好有壞
就以傳統手排車輛來說,離合器咬上幾乎不會打滑的情況下,動力可以直接輸出到輪胎上
幾乎沒有衰減,效率理論上是最高的,但手排的頓挫跟換檔麻煩,自手排成本又貴
再加上引擎運轉效率問題,除非你有夠綿密的齒輪比,否則一定不會運作在引擎的最高
效率區,一來一往,手排的一般駕駛情境傳動效率也不見得會贏過CVT,所以倒不見得要
把眼界放在動力傳遞損失上,不如看總輸出效益就好。
E-CVT的原理,引擎夾在MG1跟MG2間,引擎一轉,要嘛MG2轉,要嘛MG1轉,這是兩個的相
對運動,於是他達到了一個巧妙的平衡,當引擎的扭力不足的時候自然推不動輪胎(阻力
大),但相對的他就會用更快的速度去推動MG1發電,MG1發電後升壓提供給MG2轉換成扭力
這就是E-CVT特殊的轉速轉扭力路徑而非傳統的齒比機構,你說效率高不高,事實上一定
不高,你把動能轉成電能損失,加上升壓損失,再加上電能轉動能損失,整個路徑上效率
其實是不太高的,但撇除傳遞損失來看,他還多了一個優勢,讓引擎運作在最佳效益區
多餘的能量拿來發電,儲存在電池內,在低功率需求時(滑行或穩速行進時),則不需要
讓引擎運作在超低效率區,要知道一台車行駛在60KM穩速時,大概只要15p馬力就夠了
加上怠速熄火,類阿金森循環引擎的高效率,整體效率硬還是比汽油車高了一點
所以引擎其實會直接推動輪胎的,在低功率狀態ex.70km穩速進行,引擎不止直接推動
輪胎還會為了運作在最佳效率點,順便再推動MG1發電,等電池充飽後,或油門踩踏
深度降低的時候,就把引擎熄火,改用電動馬達純出力,至於需不需要把MG1鎖住讓
引擎直接100%推動輪胎呢,個人覺得是沒必要,因為它是一個自然平衡,多餘的力
就是拿來發電,不夠的力就是由MG2出力補上,需要扭力就透過電路路徑將引擎功率
透過MG1發電給MG2當扭力用,所以鎖定MG1相對來說是沒啥意思的,MG1要發電自然會
出現反推力,這時候一部份的引擎出力自然就會推去給輪胎了,鎖定MG1的話,就會
讓引擎跟輪胎變成一個最終傳動比,但這樣一來,引擎就不會運作在最佳效率點
反而不見得會是有優勢的狀態。
再來說說幾個電力跟動力傳遞路徑吧,順便說明E-CVT這段路徑有多精妙
http://eahart.com/prius/psd/
可以先玩玩PSD的行星齒輪三者的相對關係,你有機械底,應該會懂一些基本的概念
起步模式:
低速緩慢起起步:
100%馬達出力,電動馬達有低轉速時即有最大扭矩特性,起步用好用,市區塞車時是這
樣的模式,但其實不建議純電起步,大概在15~20KM/h讓引擎也啟動起來會更有效率。
一般起步:
大部分人開車習慣的起步速度會是比較和緩的起步,但此時為保護電池不做大電流輸出
,會點燃引擎運作在最佳效率點,但引擎總輸出功率大於系統需求功率,所以引擎多餘
功率會發電放在大電池,供未來使用,但此時MG2仍會出力,因引擎扭力不足,即便引
擎已經點燃,仍須透過MG1發電升壓轉MG2扭力路徑。
最佳狀況起步:
Prius推薦的起步模式,直接在起步狀態踩踏油門至接近PWR區域,此時輪胎輸出功率
約等於引擎最佳效率運轉點的總功率,此時電流路徑不再進到電池,而是引擎點火後
一部份力量推動MG2,另一部分推動MG1發電轉MG2補充扭力,因為不進到電池,可以
減少充放電的電池壽命消耗,同時避免因為純電動起步給人烏龜印象。
全油門彈射起步:
很抱歉,他不是特斯拉,即便他有一個大功率的電動馬達,應該可以瞬間起步很有力
但考量輪胎抓地力,電池放電能力,變頻器等限制,Prius並不允許太彈射起步的狀況
但值得一提的是,因為電動馬達可以直接滿扭矩輸出(但被電腦限制),所以Prius起步
那一瞬瞬間是還有一點點感覺的,全油門起步的狀態,引擎會直接點火並往全功率方
向輸出,此時全力推動MG1發電,MG1發電再併入電池的電力,合併推動MG2給予滿滿的
扭力,但電池不足的狀態下時,就會少了電池合併輸出那段,所以要尬起步時,可能
要先偷偷存一下電池電量表現會好很多XD
巡航穩速狀態:
低速巡航:
當時速70以下(概值視坡度跟順逆風+-20)的時候,此時維持定速的狀態,總需要的功
率略小於引擎最佳點,所以會視電池容量,電池容量低就引擎發動多於動力充電,電
池容量還夠,就純電滑行,但此時電動行駛的時候,因固定行星齒比的關係會推動引
擎,避免MG1超轉,所以會有一點動力浪費在讓引擎空轉,這個問題在Prius PHV有加
入單向離合器來減少動力損失,另因PHV電池較大,允許較大電流輸出,所以可以有
足夠的電力同時推動MG1透過ICE的行星輪藕合動力入到MG2達成協同出力,而ICE行星
輪又有單向離合器的協助,動力只會推動到齒輪,不會拖動引擎,所以允許較高的純
電行駛車速。
中速巡航:
大概時速在70~100公里間,此時系統所需動力約等於引擎最佳出力點,故偶可短暫出
現引擎直推MG2的狀況出現,但很難維持在引擎直出,多數時間還是會有電流路徑產生
(就會有轉換的loss),大部分的高階油電車主會用P&G技巧來達到更高的油耗數值,
即踩踏油門深度到最佳功率點,讓車子提速後,再用微電滑行(但出力不夠),反覆運作
在引擎最佳效率跟馬達出力兩者間切換。
高速巡航:
時速100+的時候,因此時風阻過大,引擎的最佳效率點輸出功率仍不夠讓車子維持
在定速,故引擎開始增加運轉功率(進入PWR區域),將多餘的動力推向輪胎跟MG1發電
時速越高,Prius的效率會越來越差,慢慢與汽油車逼近,甚至在部分狀況下,因電能
轉換損失,引擎效率還會輸給純汽油車(預計160km/h+)
減速模式:
你的文章有一點搞錯了,就是MG1雖然是發電機,再生制動的時候是透過MG2來執行的
並沒有將動力傳到MG1再發電,這個發電路徑是錯誤的,正如你文章所說,發電機跟馬
達是一體的,看你給他電還是取的他反電動勢而已。
高速輕煞減速模式:
此時透過MG2直接回收動力進大電池來達到電磁再生制動的優勢,不僅可以減緩車速,
還可以把多餘的能量回收交給下次使用。
高速重煞模式:
為保護電池,MG2再生發電功率有限(電流太大電池無法負荷),當電磁制動力不足時,
來令片的機械煞車就會介入輔助,兩者一起煞車。
低速輕煞模式:
前期還是靠MG2回收動能,但因馬達運轉速度沒到一定程度的時候,會無法提供一個
有效的電磁制動能力,故會有一個銜接期大概在12Km/h時會轉換機械煞車,這個非線
性區,讓油電車主對煞車的控制性會覺得有點難控制。
爬坡模式:
因爬坡時,需要大量扭力,,而沒有齒比變速箱的Prius,引擎自然無力直接推動輪胎
多數力量拿去推動MG1,再靠MG1強力發電供給MG2轉換為扭力用,此時油電混合系統效
率不佳,且引擎全速運轉,馬達發電機也都全速運轉,電池也重負荷,會有油電系統
過熱的狀況發生,長途爬坡算是油電車比較弱的項目,只算爬坡的效率也可能會輸給
很多普通汽油車。
下坡模式:
下坡時汽油引擎可以產生引擎煞車,而油電引擎同樣也能產生引擎煞車,只是他的煞
車能量分配路線很詭異就是,是由MG2再生制動,此時電池會開始充電,但當電池快
滿電的時候,就沒辦法再充更多電進去了,此時MG1轉動變馬達,靠MG1 MG2的速差拖
動引擎,將動能轉成熱能消耗掉,不同於傳統車輛輪胎直接拖引擎,而是脫褲子放屁
的MG2發電,MG1轉動拖引擎耗電,引擎摩擦產生熱耗能。
起步/停止時點火模式:
因MG2直接連接輪胎,車子又處在靜止狀態,MG2無法拖動引擎,此時由MG1轉動帶動引
擎,引擎點火後又繼續帶動MG1發電,因MG1也是一顆不小的馬達,且有高壓大電池帶
動,比起傳統的汽油車啟動的不適感好很多,開過油電車會覺得汽油車的SmartStop
讓人很難過。
行進點火模式:
在行進間若時速超過40mph,為避免MG1轉速超速,會自然帶動ICE,所以行進間要點火
易如反掌,只要小小的加強MG1的發電量,就會讓引擎轉速提升到合適點火的轉速了
倒車模式:
由於變速箱沒有反向齒比,所以Prius只能做到純電動倒車(因為馬達可以隨意正反轉)
但當電池又不夠力的時候,此時就會出現一個引擎跟馬達出力方向不同的奇怪模式,
馬達想倒車,但引擎只能正轉,所以會減低馬達倒車扭力,但還好引擎扭力很低,不
會太用力去推動MG2,此時MG2強力激磁逆轉,引擎又強制點火,會出現MG1高轉發電
的狀況,同樣效率不是很好,而且倒車扭力會因此下降(馬達跟引擎出力向打架),不
過還好的是,應該不會太常遇到倒車爬坡的狀況,就算有應該也不會太長,電池有點
電的時候倒車都會盡量純電,電池真的沒電倒車點火時會有明顯的銜接不順感。
MG1空轉模式:
在某些特定的狀況下,因油電混合系統溫度過高,為保護電池避免熄火,降低變頻器
負載等狀況,會強制將引擎以低負載狀態點火,MG1則不發電(可能電池滿了,又或者
溫度過高了),MG1只發供給MG2的適當電量,以求降低油電系統(電池)溫度,連續爬
坡或激烈操駕時偶會遇到。
引擎空燒保溫模式:
在天氣冷的時候因引擎若低於一定溫度,隨時可能因車主油門踩踏需求需要點火時
潤滑不足,為保護引擎,保持引擎隨時可以工作的狀態下,水溫太低會點燃引擎,
讓引擎保溫在工作溫度,已確保引擎隨時可運作,強制點火保溫時,若電池已滿,
則會順便進入MG1空轉不發電狀態。
油電是個很有趣的系統,他不僅僅是油電系統,同是也是動力變速系統,還有興趣的話
歡迎提出,我了解的部分,會盡量為你解答。
另外油電系統也有其他很巧妙的設計
EX.汽油引擎壞了怎辦?MG1壞了怎辦?MG2壞了怎辦?
Toyota設計油電系統時都有應急措施(當然這些措施很有限,就是讓你能先把車移到安全
位置而已)
汽油引擎壞了,會允許MG2消耗電池驅動車輛,當電池電量消耗完畢後,因沒有ICE加入
發電行列,最後就不能動了。
MG2壞了無法驅動時,則瘋狂驅動ICE將引擎提升到高扭力區,並透過MG1些微發電提供反
力讓引擎拖動MG2同時帶動輪胎,但因為MG1此時是靠發電來反拖動車輛,當電池充滿後
因MG1不再能充電,車輛就不得再運行,但因為是發電,可以做弊,加強冷氣大燈等耗電
用品,讓電池飽和時間延成,苟延殘喘久一點XD
MG1壞了無法發電時,因無法拖動ICE點火,只能靠MG2消耗最後電池的電量來驅動車輛
電池一但耗盡,就宣告應急措施陣亡。
--
也有學電,剛好對油電車也很有興趣,就決定來加入混戰了XD(雖然lag很大?)
Prius的變速箱是E-CVT無段電子變速系統,你說他是不是變速箱,可以說是,也可以說
不是,他不僅僅是變速箱,還是一個油電混合動力的傳動系統,同時兼具引擎發電,再
生制動發電,馬達反托引擎啟動,馬達反托引擎耗能,引擎拖發電機發電轉成扭矩
等等神奇模式,正因為諸多模式,讓Prius的整體熱效率能提升到一個不錯的的境界
先讓我們談談E-CVT整個系統吧,其實你文章也整理得差不多了
基本結構就是
輪胎<-->MG2<-->引擎<-->MG1
輪胎跟MG2基本上是固定齒比但中間有一機制可提供離合,離合機制為何我不清楚
但此離合器僅用在N檔狀態,實際上油電車除了推車以外不應打入N檔這模式先不討論
引擎則夾在MG2跟MG1中間,理論上不會有滑差,引擎到行星齒輪間理論上應該沒有
經過液壓扭力轉換系統,但沒有的話自排油到底用在哪邊@@? 我也很好奇XD
Prius PHV則在引擎加入了單向離合器,協助高速純電行駛的時候不必拖著引擎走
MG1 MG2 都是電動馬達,同步都扮演發電機的角色,MG2多數用來輸出MG1多數用來發電
所以大家習慣稱呼MG2大馬達MG1發電機,但事實上兩者都是雙向的,後面會介紹
什麼是變速箱,依你的內文比較偏向純齒輪機械結構的東西,可調變扭力根轉速
的裝置,才叫變速箱?
如果是這樣狹義的機械變速箱的話,Prius是沒有的,E-CVT雖然是一行星齒輪機構,
但他沒有具有任何可變齒輪比,他多數時間沒有辦法直接將引擎動力經過機械轉換直
接對輪胎進行輸出,沒錯我說的是多數的時間XD
但就我的定義,只要是能夠轉換扭力跟轉速的裝置,都可稱為變速箱,不論是有離
合器純齒輪變比的傳統手排,還是有液壓轉換系統跟行星齒輪的自排,還是鋼帶系
統的CVT,還是擺脫傳統動力系統的E-CVT,我認為都算是變速箱,其關鍵在
速度<--->扭力轉換這個系統,能達到,我就認為他是變速箱,真正沒有變速箱的
應該只有純電車,因為電動馬達的特性,不需要變速箱。
先來說說為啥汽油車要變速箱?
http://classroom.u-car.com.tw/classroom-images/classroom/1-100/30/cc-8818.jpg
看一下汽油引擎的馬力扭力圖可以知道,引擎在一個轉速狀態下的扭力會最高
其他時間都會比較低,那又汽車甚麼時候會需要扭力呢?
起步、爬坡,高速再加速(超車),前兩項大概都是在引擎運作在比較低速的狀態下
這時候若引擎轉速跟輪胎轉速是一個固定比的話,很難提供足夠的扭力輸出
所以需要透過變速箱,變速箱除了會直接把扭力放大外,還提供了一個功能
就是讓引擎運作在高轉速區,產生更大的功率(也就是較大的馬力),
功率又等於速度乘上扭力,所以若引擎運作在更高轉速下,能提供的總功率就更多
自然同車速的狀態下就能提供更多扭力,這是一般變速箱的基礎概念
不管是手排,有扭力轉換器的自排,還是鋼帶的CVT,都脫離不了這個概念
E-CVT同樣也是這個概念,只是他的傳遞路徑不是單純只有力跟齒輪比的槓桿
而多了一個力轉電,電轉力的特殊路徑,這樣了路徑自然有好有壞
就以傳統手排車輛來說,離合器咬上幾乎不會打滑的情況下,動力可以直接輸出到輪胎上
幾乎沒有衰減,效率理論上是最高的,但手排的頓挫跟換檔麻煩,自手排成本又貴
再加上引擎運轉效率問題,除非你有夠綿密的齒輪比,否則一定不會運作在引擎的最高
效率區,一來一往,手排的一般駕駛情境傳動效率也不見得會贏過CVT,所以倒不見得要
把眼界放在動力傳遞損失上,不如看總輸出效益就好。
E-CVT的原理,引擎夾在MG1跟MG2間,引擎一轉,要嘛MG2轉,要嘛MG1轉,這是兩個的相
對運動,於是他達到了一個巧妙的平衡,當引擎的扭力不足的時候自然推不動輪胎(阻力
大),但相對的他就會用更快的速度去推動MG1發電,MG1發電後升壓提供給MG2轉換成扭力
這就是E-CVT特殊的轉速轉扭力路徑而非傳統的齒比機構,你說效率高不高,事實上一定
不高,你把動能轉成電能損失,加上升壓損失,再加上電能轉動能損失,整個路徑上效率
其實是不太高的,但撇除傳遞損失來看,他還多了一個優勢,讓引擎運作在最佳效益區
多餘的能量拿來發電,儲存在電池內,在低功率需求時(滑行或穩速行進時),則不需要
讓引擎運作在超低效率區,要知道一台車行駛在60KM穩速時,大概只要15p馬力就夠了
加上怠速熄火,類阿金森循環引擎的高效率,整體效率硬還是比汽油車高了一點
所以引擎其實會直接推動輪胎的,在低功率狀態ex.70km穩速進行,引擎不止直接推動
輪胎還會為了運作在最佳效率點,順便再推動MG1發電,等電池充飽後,或油門踩踏
深度降低的時候,就把引擎熄火,改用電動馬達純出力,至於需不需要把MG1鎖住讓
引擎直接100%推動輪胎呢,個人覺得是沒必要,因為它是一個自然平衡,多餘的力
就是拿來發電,不夠的力就是由MG2出力補上,需要扭力就透過電路路徑將引擎功率
透過MG1發電給MG2當扭力用,所以鎖定MG1相對來說是沒啥意思的,MG1要發電自然會
出現反推力,這時候一部份的引擎出力自然就會推去給輪胎了,鎖定MG1的話,就會
讓引擎跟輪胎變成一個最終傳動比,但這樣一來,引擎就不會運作在最佳效率點
反而不見得會是有優勢的狀態。
再來說說幾個電力跟動力傳遞路徑吧,順便說明E-CVT這段路徑有多精妙
http://eahart.com/prius/psd/
可以先玩玩PSD的行星齒輪三者的相對關係,你有機械底,應該會懂一些基本的概念
起步模式:
低速緩慢起起步:
100%馬達出力,電動馬達有低轉速時即有最大扭矩特性,起步用好用,市區塞車時是這
樣的模式,但其實不建議純電起步,大概在15~20KM/h讓引擎也啟動起來會更有效率。
一般起步:
大部分人開車習慣的起步速度會是比較和緩的起步,但此時為保護電池不做大電流輸出
,會點燃引擎運作在最佳效率點,但引擎總輸出功率大於系統需求功率,所以引擎多餘
功率會發電放在大電池,供未來使用,但此時MG2仍會出力,因引擎扭力不足,即便引
擎已經點燃,仍須透過MG1發電升壓轉MG2扭力路徑。
最佳狀況起步:
Prius推薦的起步模式,直接在起步狀態踩踏油門至接近PWR區域,此時輪胎輸出功率
約等於引擎最佳效率運轉點的總功率,此時電流路徑不再進到電池,而是引擎點火後
一部份力量推動MG2,另一部分推動MG1發電轉MG2補充扭力,因為不進到電池,可以
減少充放電的電池壽命消耗,同時避免因為純電動起步給人烏龜印象。
全油門彈射起步:
很抱歉,他不是特斯拉,即便他有一個大功率的電動馬達,應該可以瞬間起步很有力
但考量輪胎抓地力,電池放電能力,變頻器等限制,Prius並不允許太彈射起步的狀況
但值得一提的是,因為電動馬達可以直接滿扭矩輸出(但被電腦限制),所以Prius起步
那一瞬瞬間是還有一點點感覺的,全油門起步的狀態,引擎會直接點火並往全功率方
向輸出,此時全力推動MG1發電,MG1發電再併入電池的電力,合併推動MG2給予滿滿的
扭力,但電池不足的狀態下時,就會少了電池合併輸出那段,所以要尬起步時,可能
要先偷偷存一下電池電量表現會好很多XD
巡航穩速狀態:
低速巡航:
當時速70以下(概值視坡度跟順逆風+-20)的時候,此時維持定速的狀態,總需要的功
率略小於引擎最佳點,所以會視電池容量,電池容量低就引擎發動多於動力充電,電
池容量還夠,就純電滑行,但此時電動行駛的時候,因固定行星齒比的關係會推動引
擎,避免MG1超轉,所以會有一點動力浪費在讓引擎空轉,這個問題在Prius PHV有加
入單向離合器來減少動力損失,另因PHV電池較大,允許較大電流輸出,所以可以有
足夠的電力同時推動MG1透過ICE的行星輪藕合動力入到MG2達成協同出力,而ICE行星
輪又有單向離合器的協助,動力只會推動到齒輪,不會拖動引擎,所以允許較高的純
電行駛車速。
中速巡航:
大概時速在70~100公里間,此時系統所需動力約等於引擎最佳出力點,故偶可短暫出
現引擎直推MG2的狀況出現,但很難維持在引擎直出,多數時間還是會有電流路徑產生
(就會有轉換的loss),大部分的高階油電車主會用P&G技巧來達到更高的油耗數值,
即踩踏油門深度到最佳功率點,讓車子提速後,再用微電滑行(但出力不夠),反覆運作
在引擎最佳效率跟馬達出力兩者間切換。
高速巡航:
時速100+的時候,因此時風阻過大,引擎的最佳效率點輸出功率仍不夠讓車子維持
在定速,故引擎開始增加運轉功率(進入PWR區域),將多餘的動力推向輪胎跟MG1發電
時速越高,Prius的效率會越來越差,慢慢與汽油車逼近,甚至在部分狀況下,因電能
轉換損失,引擎效率還會輸給純汽油車(預計160km/h+)
減速模式:
你的文章有一點搞錯了,就是MG1雖然是發電機,再生制動的時候是透過MG2來執行的
並沒有將動力傳到MG1再發電,這個發電路徑是錯誤的,正如你文章所說,發電機跟馬
達是一體的,看你給他電還是取的他反電動勢而已。
高速輕煞減速模式:
此時透過MG2直接回收動力進大電池來達到電磁再生制動的優勢,不僅可以減緩車速,
還可以把多餘的能量回收交給下次使用。
高速重煞模式:
為保護電池,MG2再生發電功率有限(電流太大電池無法負荷),當電磁制動力不足時,
來令片的機械煞車就會介入輔助,兩者一起煞車。
低速輕煞模式:
前期還是靠MG2回收動能,但因馬達運轉速度沒到一定程度的時候,會無法提供一個
有效的電磁制動能力,故會有一個銜接期大概在12Km/h時會轉換機械煞車,這個非線
性區,讓油電車主對煞車的控制性會覺得有點難控制。
爬坡模式:
因爬坡時,需要大量扭力,,而沒有齒比變速箱的Prius,引擎自然無力直接推動輪胎
多數力量拿去推動MG1,再靠MG1強力發電供給MG2轉換為扭力用,此時油電混合系統效
率不佳,且引擎全速運轉,馬達發電機也都全速運轉,電池也重負荷,會有油電系統
過熱的狀況發生,長途爬坡算是油電車比較弱的項目,只算爬坡的效率也可能會輸給
很多普通汽油車。
下坡模式:
下坡時汽油引擎可以產生引擎煞車,而油電引擎同樣也能產生引擎煞車,只是他的煞
車能量分配路線很詭異就是,是由MG2再生制動,此時電池會開始充電,但當電池快
滿電的時候,就沒辦法再充更多電進去了,此時MG1轉動變馬達,靠MG1 MG2的速差拖
動引擎,將動能轉成熱能消耗掉,不同於傳統車輛輪胎直接拖引擎,而是脫褲子放屁
的MG2發電,MG1轉動拖引擎耗電,引擎摩擦產生熱耗能。
起步/停止時點火模式:
因MG2直接連接輪胎,車子又處在靜止狀態,MG2無法拖動引擎,此時由MG1轉動帶動引
擎,引擎點火後又繼續帶動MG1發電,因MG1也是一顆不小的馬達,且有高壓大電池帶
動,比起傳統的汽油車啟動的不適感好很多,開過油電車會覺得汽油車的SmartStop
讓人很難過。
行進點火模式:
在行進間若時速超過40mph,為避免MG1轉速超速,會自然帶動ICE,所以行進間要點火
易如反掌,只要小小的加強MG1的發電量,就會讓引擎轉速提升到合適點火的轉速了
倒車模式:
由於變速箱沒有反向齒比,所以Prius只能做到純電動倒車(因為馬達可以隨意正反轉)
但當電池又不夠力的時候,此時就會出現一個引擎跟馬達出力方向不同的奇怪模式,
馬達想倒車,但引擎只能正轉,所以會減低馬達倒車扭力,但還好引擎扭力很低,不
會太用力去推動MG2,此時MG2強力激磁逆轉,引擎又強制點火,會出現MG1高轉發電
的狀況,同樣效率不是很好,而且倒車扭力會因此下降(馬達跟引擎出力向打架),不
過還好的是,應該不會太常遇到倒車爬坡的狀況,就算有應該也不會太長,電池有點
電的時候倒車都會盡量純電,電池真的沒電倒車點火時會有明顯的銜接不順感。
MG1空轉模式:
在某些特定的狀況下,因油電混合系統溫度過高,為保護電池避免熄火,降低變頻器
負載等狀況,會強制將引擎以低負載狀態點火,MG1則不發電(可能電池滿了,又或者
溫度過高了),MG1只發供給MG2的適當電量,以求降低油電系統(電池)溫度,連續爬
坡或激烈操駕時偶會遇到。
引擎空燒保溫模式:
在天氣冷的時候因引擎若低於一定溫度,隨時可能因車主油門踩踏需求需要點火時
潤滑不足,為保護引擎,保持引擎隨時可以工作的狀態下,水溫太低會點燃引擎,
讓引擎保溫在工作溫度,已確保引擎隨時可運作,強制點火保溫時,若電池已滿,
則會順便進入MG1空轉不發電狀態。
油電是個很有趣的系統,他不僅僅是油電系統,同是也是動力變速系統,還有興趣的話
歡迎提出,我了解的部分,會盡量為你解答。
另外油電系統也有其他很巧妙的設計
EX.汽油引擎壞了怎辦?MG1壞了怎辦?MG2壞了怎辦?
Toyota設計油電系統時都有應急措施(當然這些措施很有限,就是讓你能先把車移到安全
位置而已)
汽油引擎壞了,會允許MG2消耗電池驅動車輛,當電池電量消耗完畢後,因沒有ICE加入
發電行列,最後就不能動了。
MG2壞了無法驅動時,則瘋狂驅動ICE將引擎提升到高扭力區,並透過MG1些微發電提供反
力讓引擎拖動MG2同時帶動輪胎,但因為MG1此時是靠發電來反拖動車輛,當電池充滿後
因MG1不再能充電,車輛就不得再運行,但因為是發電,可以做弊,加強冷氣大燈等耗電
用品,讓電池飽和時間延成,苟延殘喘久一點XD
MG1壞了無法發電時,因無法拖動ICE點火,只能靠MG2消耗最後電池的電量來驅動車輛
電池一但耗盡,就宣告應急措施陣亡。
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