Re: [問題] 請問 toyota prius 有沒有變速？

[chandler0227 (錢德勒)]

先回HuangJC

但如果你要把定義放到這麼寬
那我可以告訴你:馬達也是可以變速的
學弟告訴我，特斯拉也要開發三級變速箱

喔，那是機械變速箱，因為馬達也有一個轉速-扭力曲線
馬達同樣需要維持在最佳扭力區

但就算沒有機械變速箱，馬達還是可以變速 :P
這我看要不要回在下一段
因為我是整篇全看完才回的（雖然現在有點一句一句回的樣子）

不懂這段在講啥，三級變速箱是?

你要說的到底是二階減速(所以齒輪箱有三個軸：輸入軸、中間軸、輸出軸)
還是指馬達的齒輪箱有2檔(3檔?)可切換
用詞精準些

就我所知，Tesla Roadster齒輪箱一開始在設計階段確實採用兩速設定
還來因採用Borgwarner設計的齒輪箱，變成單速傳動比8.275
之後的model S也是單速傳動才對

傳動過程是透過二階減速(傳動過程經過兩組齒輪傳遞)
http://imgur.com/V4u0zko

至於為什麼要二階減速
因為減速比太高，驅動齒輪和從動齒輪的直徑差異會很大，加上齒輪設計有體積最小限制
結果造成：
(1) 大小齒輪體積懸殊，大齒輪的體積會非常龐大，重量非常驚人
(2) 小齒輪使用壽命降低

一般傳動當減速比超過8就需要二階減速
但車用要求更嚴苛，減速比在4或5以上即應採用二階傳動配置
且驅動齒輪和從動齒輪的齒數盡量不要有公因數
避免同樣是固定幾齒間互相磨耗

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[齒輪小教室]

馬達比引擎轉速高，所以相對齒輪嚙合的振動、噪音高
必須增加接觸比，傳動齒輪接觸比通常在1.4以上(設計規範寫的)

齒輪接觸比 = 橫向接觸比(transverse contact ratio)+重合度(overlap ratio)

螺旋齒輪在軸方向有重合度，正齒輪則無
使用螺旋齒輪(helical gear)可以有效增加接觸比
但又會產生軸向推力，對軸承造成負擔(壽命降低)

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而雖然馬達在低轉極有高扭力性能表現，變速換檔非必要
http://imgur.com/Hz1rBDw

但也有研究顯示，兩速對節省能耗更有幫助
也可以解決電動車必須在扭力與最高極速受限於馬達轉速之間的妥協

例如以NEDC(或FTP-75)行車型態當標準
使用AVL_Cruise模擬，單速與兩速的傳動箱
可以發現在某些時速下換檔可以有更佳的能耗，範例中最佳能耗的換檔時機約在60km/hr
http://imgur.com/kqqTwe9
http://imgur.com/W2yfZ7B


因此，PSD 不是有行星齒輪嗎？
自排變速箱不是也有行星齒輪嗎？

PSD是由MG1、MG2、引擎三者分別在太陽輪、行星架、環齒輪上
三者間轉速有關係式，例如確定MG1、引擎轉速就能確定MG2轉速

一般市售車的自排變速箱不會同時有兩種動力源和一輸出
用行星齒輪的主要目的是為了"減速"
而少數車廠研發電動車會用到齒輪箱
是會用到行星齒輪沒錯，但那也是因為要節省空間
在行星架被限制移動下，太陽輪和環齒輪間可達到比傳統齒輪較高的減速比

舉個例子好了
IAV的DrivePacEV80整合馬達、齒輪箱為一模組
用行星齒輪，因此一階齒輪傳遞即可滿足減速需求
(對了，差速機構在轉子內，整體看起來很compact吧)
http://imgur.com/pGrsalS



另外CloudJ這句也是大錯特錯

而電動車目前清一色用的都是無刷永磁同步馬達

這句話可能10年前是對的，日系車廠偏好永磁同步馬達
永磁比感應有高效率、同樣功率下體積重量更小等優勢沒錯
但永磁同步馬達有著高溫退磁的風險
車用的永久磁鐵成本很高
製造永久磁鐵所需的稀土礦幾乎都在中國境內，前幾年中國大陸曾一度不准出口.....

現在感應馬達運用在車用馬達上的例子也非常普遍
隨便舉幾個感應馬達的例子

Tesla用的馬達就是感應馬達
http://imgur.com/gLse5Tk

我在上面提過的IAV - DrivePacEV80
http://imgur.com/PNziTsy

Continental - Axle Drive System
http://imgur.com/TUxcwoN

建議你可以去查查富田、大同、東元發展的車用馬達
這幾年都是感應馬達為主
甚至到了巴士等級，清一色感應馬達

目前業界感應馬達大概功率/密度的性能指標約1.2kW/kg
好一點的大概1.3~1.4
也就是說我馬達總重100公斤大概有120kW的功率，換算大概160匹馬力
還是比引擎重量省一些

要從數據辨別是永磁或感應馬達
可以從功率密度去看
如果馬達重量(公斤)跟功率(千瓦)本身數字差異不大約1~1.3倍，通常是感應馬達

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推 sqr: 傳統自排變速箱不都是以行星齒輪為主體嗎？
我說錯了~抱歉
不會用到行星齒輪(X)
不會用行星齒輪連接2個以上的動力源(O)
自排變速箱是利用行星齒輪來進行減速
推 henry00000: 板上到底還有幾個神人，統統出來吧不用躲了
推 VoodooKid: 這樣的討論很值得鼓勵，真理越辯越明， 彷彿回到90網
→ VoodooKid: 的年代
推 a001ou: 好像有點看懂
※ 編輯: chandler0227 (124.219.38.8), 05/09/2017 14:16:29
→ YJM1106: 感應馬達才能做到毫無阻力的滑行對不對？
推 CloudJ: 感謝提醒 確實我從來沒去研究過大功率的純電動車
→ CloudJ: Tesla居然是用感應馬達 我有點驚訝 查了一下大概了解
推 JLintopPG: 優文推
推 bearland: 推專業好文，感覺像是回到20幾年前的BBS一樣,高水準討論
→ bearland: 1990年代BBS車版每天文章不多，但討論水準比現在高多了