Re: [問題] 請問 toyota prius 有沒有變速？

[CloudJ ()]

Hi Hi 終於盼到您回文了

很怕我打了半天在自High而已 所以我又戰場可以繼續來幫我的Prius打廣告了(誤)

關於馬達的變速箱我很不解

馬達為什麼需要變速箱？

大部分狀況馬達是不需要變速箱的，但若你為了有更高的啟動轉矩，同時相對有更高的

尾速的狀況下，就可以加入變速箱，比如CNC的主軸馬達，我有看過有2段變速的，讓你

要扭力有扭力，要轉速有轉速，但特斯拉有三級變速箱(應該是在說三段變速吧?)

這點從學理來看是很不合理的，為什麼呢，因為馬達跟引擎的轉速扭力曲線大不同

而電動車目前清一色用的都是無刷永磁同步馬達
經chandler0227提醒 再去查資料，原來Tesla是用AC感應馬達，超乎我的想像
所以這段可能不是很正確，但即便是AC感應馬達啟動轉矩還是很大
只是跟永磁比起來還是差了一點，AC感應馬達成本較低，且較沒有熱受命問題
不難想像為啥Tesla會採用AC感應馬達，這段就只看Prius就好 我錯了

無刷永磁同步馬達有怎樣的特性呢？舉業界最常用的無刷永磁來說 伺服馬達的轉速扭力圖

http://cloudj.twbbs.org/Prius_Ptt/Servo_Torque.png
左邊是馬達常用的表示圖，但剛好跟引擎軸向不同，我把他稍微旋轉成右邊同軸向

永磁同步馬達有兩個恐怖特性

1.啟動滿轉矩，在到達額定轉速前(圖中這顆為300轉)，扭矩從零開始都是滿的，這也是

特斯拉為啥起步這麼威，但尾速會被電的原因XD

2.瞬間超載，圖中A曲線是指長時間負載區域，但若短時間可增加電壓到B工作區，此時

線圈是屬於超載狀況，整體功率會超過額定散熱功率，但若短時間操作是允許的

OK看完了無刷永磁馬達的轉矩圖後，應該不難發現馬達的特性，真的不太需要有變速箱

除非你想再增加啟動轉矩，不然真的沒意義，大概只會用在高端電動車吧

另外我想強調的一點是，Prius的變速箱的變速路徑是

馬達(力)-->MG1(發電)-->Inverter(升壓)-->MG2(驅動)

他不是透過齒輪比例來將轉速扭力做調配，而是透過電流路徑

所以你必須跳離原本的框框，力的轉換是完全不同路徑的

另外你提的Y接Delta接的馬達，那是三相鼠籠式感應馬達，他跟電動車的馬達不太一

樣，三相鼠籠式馬達，雖然也可以透過變頻器改變轉速，但跟永磁使用上有很大的差

異，電阻的部份我不太清楚你要說是甚麼東西XD，即便是鼠籠式感應馬達，要調整扭矩

或者轉速，都是靠調整三相交流AC頻率來達成的。

至於無刷永磁馬達，則是帶有Encoder的向量控制，更精準的直接施加電壓驅動方向，

所以可以有更寬廣的轉速區間與全扭矩的輸出區間。

轉矩控制則由施加電壓決定，施加電壓越大，轉矩越大，轉速則由交流頻率控制，交流

頻率提升，引擎轉速就會跟著提升，這一切都是透過變頻器(事實上是變頻+變壓)，來

完成，並沒有所謂的電阻才是。

: 謝謝，我前面光用理論推導，就說引擎的剎車應該會浪費動能變熱能
: 結果引擎離合器就是在解決這個問題
: 理論還是有點用，可以補足不太會做功課的問題 XD

PHV系列的單向離合器，主要是避免行星齒輪結構，MG1 ICE MG2比例已經訂死，所以

在超過一個車速(MG2的轉速)，若還要ICE不轉，MG1勢必超轉速，但PHV會有長時間的

純電行駛，需要把這段能量找回來，所以加入了單向離合器，單向離合器簡單示意，

就跟腳踏車後輪一樣，當你踏的(引擎)比車輪快的時候，你可以對車輪施力，但當你

車速夠快想滑行，腳不出力的時候，輪子的力量不會反回來轉動你的腳。

: 你的低速和中速，我分不出差別
: （然後其實查到關鍵字是直流變頻，嗯，因為我沒進入業界，我只好猜...
: 它是因為輸入端是直流，就取這名字;但精神就是要變頻，這是不會錯的）
: 電機有變頻這東西，那引擎也會有嗎？不太清楚

中速就是多了一個引擎直接出力的可能，當車子所需保持車速的能量剛好等於引擎

的甜蜜點的時候，此時MG1不發電，MG2不出力(但還是會被拖著轉)，引擎類似直出

給輪胎。

至於你說的變頻 duty cycle，確實是有類似的東西但原理稍有不同，超出討論範圍

我想就先不扯遠了，簡單說個點變頻器不只0-5v變化，還具有升壓到7v的可能性，

而你說的60Hz變頻成30~120Hz基本上這是感應馬達才會有的東西，無刷永磁原理不同

: 就是這裡，我用想的也會覺得 MG2 可以當發電機
: 但我不可以因為網友說了就信
: 因為實在讀到太多次 MG1 為發電機
: 所以，要改變我這想法，我得請問:有原廠文件或官網網址嗎？
: 不然我如何取捨？

好吧，雖然我很確定，但還是得幫你做功課XD，文件要找有點累，找影片可以嗎？

https://www.youtube.com/watch?v=jNuixuVhc5E

2:39 低速運行時，純電動行駛，藍色那顆就是MG2，整體由他輸出

2:53 加速時，引擎旁邊那顆紅色的是MG1，引擎帶動他發電，而此時MG2仍屬輸出，也就
是一個馬達發電，一個馬達輸出，為何需要這樣呢？因為要將引擎的功率轉成扭力

3:17 減速時 是由MG2來負責做電能回收，為什麼不用MG1做回收呢，因為MG1發電會拖動
引擎造成能量損耗MG1 ICE MG2是綁在一起的，除非能鎖定引擎，讓MG2,MG1成固定齒比
不然MG1一發電，產生阻力的狀況，就會拖動ICE(其實也就是Prius行駛狀態下啟動引擎
的方式)

不知道影片的說明，能不能符合您的需求呢？

: SmartStop? 有 google 到但看不懂
: 因為現在在談啟動，為什麼不是 Smart Start?

我只是想說油電車的另一個好處，啟動引擎因為有大的馬達，所以啟動會比汽油車順暢

很多，不會有汽油那種坑坑坑的啟動感，抱歉離題了。

: 幾十年前我住深坑，經常開車去爬山，爬到無法會車的小路（應該只給摩托車走的）
: 又無法轉向，就會被逼著倒車出去
: 曾倒車一公里，覺得自己倒車技術大進步，駕訓班已經不算什麼了
: 如果那倒車又是上坡，那甚至'逆上坡起步'也要學學
: 真是自找苦吃..
: 不用就不用，用了就是為了脫困，一定是碰到什麼困難
: 莫非定律讓我感覺，倒楣事發生時總是會那麼糟....
: 至於 玩命關頭8 那種倒車競速，呵呵 XDDD
: 我記得聽人說過，倒車檔等同一檔，很有力，很慢
: 怎麼可以拿來競速，真是爽片...

我只是要說明Prius這個神奇的倒車模式，你放心不用飆的，倒車爬坡都是可以的

只是會有效能很差的缺點，然後引擎啟動的時候會讓你覺得不舒服(引擎跟MG2兩邊

互相反出力的奇怪狀況)，至於倒車擋等於一檔齒比這是大部分車的設計，或介於1檔

到二檔間，所以在手排或者自排來說倒車擋確實是有力，但很慢沒錯，但確實也有

特殊例外的狀況ex.

高轉速引擎，有些引擎特性1檔就可以開到60沒啥問題(引擎萬轉)

所以倒車檔理論上也可以開到60(光用想的就好恐怖)

而更特殊的狀況是CVT鋼帶變速，因CVT沒有檔位問題了，還是同一個變速機構

只是加入反轉機制，於是創造出反轉跟正轉能一樣多檔變速的神奇情形

有名的影片Toyota corolla跑贏法拉利 F430

https://www.youtube.com/watch?v=r6d5RBXLvDc

原因很簡單F430是自手排單檔倒車齒輪比，corolla採用CVT無段變速有更高的終傳比

理論上前進能多快，倒車就能多快，能不能飆車，肯定能飆車!!


關於MG1的部分，MG1絕對不是用來製造滑差的(除了電池飽和或過熱狀態)，MG1是拿來發

電用的，發電的過程中自然會產生力量反推給MG2推動輪胎

簡單說

引擎若運作2000rpm擁有最佳的效率點(我不知道為啥你會改說扭力，我都在講效率)

這時候可能會有30KW的總功率輸出跟150Nm的扭矩

Kw=Nm*rpm/9549 (方便計算我取10000較快)

但若這時候是爬坡或者起步，可能需要300Nm的扭力怎麼辦呢？，傳統變速箱很簡單

就是加上2x的減速齒輪比讓輪胎輸出變成1000rpm/300Nm 完工

但若遇到從零開始起步怎辦？引擎不能熄火阿!!

所以必須要有離合器跟液壓轉換器製造滑差，讓引擎轉起來，損失部分動能來換取扭力

但ECVT的傳遞路徑並不是靠滑差來換取因為，引擎沒帶動輪胎的部分是拿去帶動發電機

了，並不是打滑浪費掉了，極端一點你可以把他在起步時視為一個引擎只對MG1發電

起步扭力純靠MG2的模型(但實際上只要車子一動，ICE就可以傳遞部分扭矩去給MG2)


所以在Prius的變速箱模型中，引擎維持2000轉輸出150Nm，其中可能30%是去推動MG2

70%是去推動MG1，70%去推MG1的部分並不是浪費掉，而是發電經過變頻器升壓去推

MG2，讓MG2補足到250Nm的輸出，基本原理大概是這樣。


最後在總結一次E-CVT的變速路徑

ICE一起動，勢必會推動MG1跟MG2，推動MG2的力量，就等同推給輪胎的力量(因為MG2

直接輪胎)，那推不動MG2的力量(因為扭力不足)，就會去推動MG1來發電，MG1發的電

若太多，則一部分儲存進去大電池待未來使用，另一部分則透過Inverter升壓，來推

動MG2產生扭力。


難得大家對Prius那麼有興趣，覺得打字有點累，晚點拍一段短片試駕兼解說好了

有問題的歡迎先在推文提出，我能回答得我盡量回答XD

: 大概應用是在電池滿了時的巡航上
: 會有更佳的能源效率

電池滿了巡航上其實Prius效率也沒比較低，正確來說是在高速巡航狀態下引擎本

身就運作在甜蜜點上了，不論是E-CVT/MT/AT/CVT，同樣都有很不錯的功耗表現

Honda的IMMD則有你說的類似機購，高速的時候引擎有離合器連結輪胎，有一固定

終傳比，讓高速行駛的時候引擎能更有效率直出而不loss，所以iMMD在高速場合下

是有可能贏過Toyota的THS系統的，不過iMMD也有他的劣勢，這是另一個問題了

有興趣的話，或許可以再開一個Honda iMMD PK Toyota THS的戰場?

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推 zzahoward: 我只能說Toyota油電真的是工業設計整合的極致XD 超佩服
推 zx4983047: 專業推
推 hondasho: 原po是在徵求一篇 Honda 的 Hybrid 介紹文嗎？XD
推 JLintopPG: 跪求大大再開一篇Honda iMMD 正好目前正在研究XD
推 xu3fu6xup6: 同樣好奇技術的本田怎麼做的(敲碗
可以先贊助我買一台Accord Hybrid研究一下嗎？
開過可能會比較有感覺，iMMD我也只是看影片而已
推 chewie: 本田的油電好像是真的獨力搞出來了 但效率沒那麼好吧:P
效率沒有不好各有優劣，高速引擎能直出是優勢，但低速狀態變成增程電動模型有點可惜
(阿阿阿阿阿~~~感覺不小心又會打了一篇阿T___T)
→ DYE: 特斯拉是定齒比吧
目前應該是定比沒錯，但未來出現兩段變速也不意外，反正高端市場啥都有可能
如果Tesla想在尾速再突破，加速兩段變速箱是不難理解，反正車價很高XD
但三段變速就真的不太合理了，因為他不需要綿密轉換比阿
※ 編輯: CloudJ (118.163.151.118), 05/09/2017 11:11:07
推 henry00000: 跪求p&G詳細操作
推 frank1994012: Accord hybrid油耗很漂亮 好像還贏camry
→ DYE: 可能是一組行星齒輪加上數個離合器剛好能實現三種齒比
→ DYE: 本來是兩組就夠了 但是做三級也沒差
推 centaurjr: 有沒有ICE 和 MG1 MG2的轉速動畫阿,看文字有點難想像
http://eahart.com/prius/psd/
自己拉自己玩
MG2 ICE MG1有一條線
那條線就是齒輪比固定的所以會鎖定三者的相對速度
純電加速就是把MG2從0拉到2000轉左右

ICE開始點火後
最佳效率點可能落在2000轉附近吧，把ICE固定在2000轉附近
你拉動MG2(等同車速)，你就會看到為啥同樣引擎只轉2000轉
車速可快可慢，但這並不是齒輪比造成的!!
這時候你去拖動MG2你就會發現，車速越慢MG1就會越快
為啥車速會慢呢？就是因為扭力不夠加速，同狀況下MG1發電功率就會增強
透過電的路徑，再驅動MG2後就可以轉換成扭力了，而車速越來越快的時候
MG1則會進反轉狀態(就是MG1協同出力模式只有重踩油門瞬間會出現)

http://cloudj.twbbs.org/Prius_Ptt/PSD_Back.PNG
最有趣的應該還是倒車，引擎最低運轉大概是在1000轉，(但實際上應該更高)
你可以看到MG2倒轉的時候，若引擎一起動MG1會直接轉速狂飆
所以Prius倒車是不可能飆車的XD 大概15km/h ICE一點火 MG1就快炸了
這是PSD模型最弱的狀態，倒車只能純電(因引擎無法反轉又無反轉變速箱)
而引擎轉動方向跟馬達轉動方向又打架，削減扭力，電池沒電後，若要靠引擎
發電一下子MG1就到臨界轉速了，還好我們不會倒車飆車，正常狀態下應該是夠用了
※ 編輯: CloudJ (118.163.151.118), 05/09/2017 11:34:44
推 dai26: 等ioniq上市也來分析一下吧
推 cookeeshop: 專業推
推 kokunmai:
推 JLintopPG: ioniq目前好像還沒有他的動力系統的詳細構型細節(?)
ioniq我也沒找到，之前有興趣，因為他看起來車價跟油耗可以PK prius
我認為油電車的車價要合宜，這樣的東西才能普及化，而不是只停在實驗室或高端市場
像Prius PHV我本來很愛，但看到50萬價差我就軟掉了
ioniq從分解圖來看他有六速雙離合器變速箱跟單一中功率的馬達(同時當發電機)
比較像是並聯式系統，跟五年前的 Sonota Hybrid應該是同系統的
https://www.youtube.com/watch?v=RydO7TG-KRg
大致運作可參考，算是最早實現又簡單的hybrid系統之一
推 atlaswhz: 跪求本田hybrid解說
跪求Accord Hybrid深度體驗XD
※ 編輯: CloudJ (118.163.151.118), 05/09/2017 11:52:27
推 hondasho: i-MMD的資料我來整理一下好了XD
交給你了!!!有興趣交換車開一下？
會有興趣寫文應該是Accord Hybrid車主吧？
推 ntueesuevan: Elon Musk的傳記寫本來要用2速變速箱，但是馬達扭力
→ ntueesuevan: 太大，無法做出能耐大扭力又輕巧的變速箱
原來還有這段故事？對不起特斯拉我沒有很熟
不過我想到的另一個問題是因為特斯拉是E-force(前後雙馬達)
會有需要變速箱的大概只有雙馬達的高階車款，這樣一來要雙變速箱
想到就可怕XD，感覺還是有一定難度了
反正特斯拉現在很威了，至有尾速會被幹掉，除了在德國無限速會被扒掉外應該是很夠了
※ 編輯: CloudJ (118.163.151.118), 05/09/2017 11:55:34
→ bbbing: 概念大概是，引擎減少能源輸入,只能減速不能調整力量這樣?
推 hondasho: 我不是車主，但會去看本田技研的技術論文而已哈哈XD
推 hondasho: 會整理資料純粹是對Honda的愛而已XD
推 sqr: 很好奇Prius(非PHV)電量足夠時能不能倒車跑60km/h
推 geniusw: 想噓文 這是P4勸敗文
推 BJme: 馬的  趕快推  不然等下有人說我看不懂
推 OSAMU5566: 專業認真討論給推
推 t5p3ax: 推！開這麼久完全沒想過這些問題，原來這麼複雜
推 atlaswhz: toyota就是屌,東西很複雜,還不會讓車主懂車
推 atlaswhz: T牌油電那麼複雜卻又很穩定,其他廠根本做不到
推 FannWang: 好屌，超專業
推 oxoxx: IMMD的邏輯比較簡單，省油一部份歸功於引擎
推 Killercat: 其實PSD原理比變速箱簡單得多 穩定是因為簡單
→ Killercat: DSG的機械結構就比PSD大個五倍了...
→ Killercat: 當然最佳化的眉角很多 不過本身並不複雜
推 SUZUKI5566: 厲害
噓 chandler0227: 哪有電動車都永磁同步馬達?
對不起原來特斯拉是AC感應馬達，我還是回歸我的Prius就好 沒研究的還是別說
感謝你的指教
推 dai26: 下個月ioniq上市會有更多資料可以查
推 sqr: 個人覺得PSD的體積 要把雙馬達也算進去 因沒馬達PSD無法作用
※ 編輯: CloudJ (118.163.151.118), 05/09/2017 14:31:13
※ 編輯: CloudJ (118.163.151.118), 05/09/2017 14:39:54
推 yryang: wow 同班同學的專業文，我要按讚
推 joson4921: 推
推 valsione: 2000轉內都是效率區  所以會變色的儀表都是2000轉以下
→ valsione: 才會出現節能的藍色XD
推 kaiyao: 推
推 ghhallio: 推,油電系統真是很棒的設計