豐田THS
關注創建者：匿名 創建時間：2021-12-02
豐田THS的實例教程
作為全球數一數二的巨型車企，豐田集團的產品線頗為寬泛，因此THS系統構型也有所區分。卡羅拉、凱美瑞這類普及型產品配備混動系統，主要是為了提升燃油經濟性和中低速響應性，基于行星齒輪的動力分流裝置完全能夠滿足需求。但對豪華車而言，駕駛樂趣同樣十分重要，因此豐田和愛信聯手打造了性能更全面的Multistage THS，裝配在雷克薩斯LS、豐田皇冠（海外版）等車型上。
來自發動機、MG1電機、MG2電機的扭矩耦合后，再通過4擋變速機構輸出給傳動軸。具體來看，3-4擋、6-7擋和9-10擋采用機械變速，在上述擋位間切換時MG2轉速會發生變化，其原理類似于燃油車換擋所帶來的發動機轉速升降。其余擋位間的變速需求由動力分流裝置實現，MG2電機轉速保持恒定，MG1轉速動態調整。
編輯點評：性能出色，工程集約，豐田THS為汽車工業樹立了典范。動力分流裝置不僅整合了油電動力，還能夠實現速比調節，令THS在燃油效率和駕駛感受雙方面都有著出色表現。隨著時代的發展，THS也在不斷自我完善，努力為用戶提供更好的體驗。THS II尺寸緊湊，動力表現也有所提升，Multistage THS則提供了混動領域罕見的駕駛節奏感，這讓豐田有著充足底氣去應對電氣化浪潮。
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源
： 《汽車維修與保養》
傳送門1：豐田THS-II混合動力核心控制策略介紹(一)
傳送門2：豐田THS-II混合動力核心控制策略介紹(二)
DC/DC轉換器內置于逆變器中，并用一個內部控制線路操控。如圖30所示，HV蓄電池從一側與內部控制線路連接，內部控制線路控制晶體管。IGCT負責內部控制線路電源。14V直流電的輸出通過AMD端子和100A(DC/DC)保險給輔助蓄電池充電，直流201.6V單向轉換為直流14V，轉換過程分為四步：4個功率三極管對角的兩個為一組同時控制，輪番導通提供變壓器初級線圈201.6V的交流電流使變壓器的初級線圈產生交變磁場，變壓器次級的雙線圈降壓輸出14V的交流電流，經過兩個整流器二極管單向全波整流后再通過電感器的平流電路濾波，最終成為直流的14V為輔助蓄電池充電和提供車身電器電源。
圖30 HV蓄電池內部控制線路
當發生故障時，動力管理控制ECU(HV CPU) 通過端子NODD發送DC/DC轉換器工作停止指令。此外，DC/DC轉換器具有自診斷功能，并通過端子NODD將指示正常工作或故障的信號發送至動力管理控制ECU(HV CPU)。DC/DC 轉換器根據通過端子VLO接收到的占空信號控制輸出電壓。通過降低為響應駕駛條件的輸出電壓來提高燃油效率，可控制輸出電壓，從而使其正常情況下處于13.0～14.5V之間。端子S處監視DC/DC轉換器的輸出電壓并對其進行控制，從而使輔助蓄電池端子電壓恒定。
展開 豐田THS-II(TOYOTA HYBRID SYSTEM-II)屬功率分流型混合動力架構(圖1)，其關鍵部件是動力分配行星齒輪(Power Split Device簡稱PSD)，在行星齒輪排中已知兩根軸的轉速就能確定第三根軸的轉速(基于行星齒輪排的傳動特性)，類似的也可以由此確定三根軸之間的轉矩關系(行星齒輪排杠桿扭矩受力平衡特性)。因此，只有當MG1吸收機械功率并且將其轉換為電功率時，才可實現沿機械路徑的功率傳輸，通過這種方式會持續產生電功率，因不可能將其全部存儲到HV蓄電池中，并且出于效率原因的考慮，這樣做也沒有意義。通過使用直接位于輸出軸上的電動機/發電機MG2可形成一條電力路徑，可將產生的電功率再次直接轉換為機械驅動功率，根據由輪速和期望車輪驅動扭矩構成的行駛需求產生一個發動機優選轉速，并通過電動機/發電機MG1的轉速調節使發動機達到該轉速。車輪所需的驅動扭矩由發動機產生，其中一部分通過機械路徑，另一部分通過電力路徑傳輸至車輪。
圖1 THS-II混合動力架構
同其他混合動力汽車一樣，HV蓄電池通常被用于對驅動系統運行狀態產生有針對性的影響，借助于HV蓄電池的幫助，可使發動機在期望的車輪扭矩下不工作在過高或過低的負荷狀態下，利用存儲在HV蓄電池里的能量可實現關閉發動機，僅由電動機/發電機MG2單獨用于驅動車輛，以避免發動機工作于極差的工作區域。THS-II通過2條路徑使串聯和并聯混合驅動的基本原理得到組合，因此功率分流也被稱為串并聯拓撲結構。該方案的一大優點在于無級可調的傳動比(E-CVT)和與此相關的發動機最佳工作點的自由選擇。此外，傳動系統可以在沒有傳統變速器，特別是沒有換擋與離合元件的情況下實現無級變速，且變速時沒有牽引力中斷，從而保證了較高的行駛舒適性，此外還可以省去某些機械部件。
展開 詳解丨豐田混動力THS：電機與電池
逆變器是一種把直流電轉換成交流電或反之亦然的裝置，為了使直流逆變產生交流，需要將4個不同的開關(圖14)，從S1到S4,按如下方式組合，改變開關的開/關時間可以相應的改變頻率。
圖14 不同開關示意圖
驅動電動機需要產生正弦交流電壓，產生正弦波形交流而不是矩形波形交流則需要持續改變電壓以產生正弦波。如圖15所示，當檢測到所需輸出電壓(Vi)持續極短的一段時間時(Ts)。通過控制“Ton”(Ton，開關 ON 時間)時間，使“Vi x Ts”的面積和“Vd x Ton”(電源電壓 x 開關 ON 時間)的面積相同，則有效電壓即變為 Vi。通過此方式控制逆變器電路中IGBT的通斷時間，使產生的電壓持續改變，從而模擬產生出正弦交流電壓。這種控制方式的全稱是 Pulse Width Modulation(即：PWM脈沖寬度調制)，它是用脈沖寬度按正弦規律變化和正弦波等效的PWM波形控制逆變器電路中IGBT的通斷時間，使其輸出的脈沖電壓的面積與所希望輸出的正弦波在相應區間內的面積相等，從而達到驅動電動機所需的交流輸出電壓。動力管理控制ECU(HV CPU)根據車輛的工作條件，通過改變調制波(圖16)的頻率和幅值則可調節逆變器電路輸出電壓的頻率和幅值，以有效控制MG1和MG2，由此，確保最大效率的控制不同工況下電動機的扭矩和轉速。簡而言之，它是通過改變輸出方波的占空比來改變等效的輸出電壓，為了讓電動機獲得更大的扭矩輸出，正弦波形的三相交流的振幅(電流)應該增加，為了使電動機的速度增加，正弦波形三相交流的頻率應該增加(圖17)。
圖15 驅動電動機產生正弦交流電壓
圖16 調制波示意圖
圖17 正弦波形三相交流頻率
調制波可分為3種：正弦波PWM、可變PWM
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而后，在標榜高價值產品的主題上以全新一代GS8為媒介，豐田THS混動為賣點，傳祺輪番在終端市場上制造過話題。根據廣汽集團發布的銷量信息，廣汽傳祺2021年全年銷量達324,201輛，同比增長10.3%的勢頭，更是在表現出傳祺精進的一面。
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【免責聲明】文章為作者獨立觀點，不代表旺材動力總成立場。
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THS-II
其實大家核心零部件都是兩個電機一個發電一個驅動，電氣控制單元，另外是動力傳動和結合機構，這里就分為三大派：
無級變速-例如比亞迪DMi 和本田i-mmD。
動力分流式：以豐田THS-Ⅳ系統（圖3）為例說明。
詳解丨豐田混動力THS：電機與電池
馨聯動力SHS和豐田的THS的對比，豐田THS是一個平面的行星排，標準的行星輪、太陽輪、外齒圈，馨聯的系統是兩個連在一起的，沒有外齒圈的行星排。因為整個行星排的加工，特別在NVH處理，外齒圈的收形比較困難，本身加工航模對設備要求也是很高的。馨聯動力也是吸取了國內在行星排方面探索了十幾年方面的經驗教訓，所以馨聯動力采取了專利產品，兩個行星輪是連在一起，取消了外圈。
產品精益化迭代，是產品升級的主要方式之一，如豐田進一步升級THS系統，原THS的牽引電機減速器取消，在發動機和電機輸出后加10速變速器，輪端扭矩比原來提升50%。V6THS升級后與原來的V8THS相比，油耗降低26%，動力性提高20%。寶馬2021年推出第5代電驅動平臺，其性能有很大提升，純電里程達到700km，能量密度提升25%，重量減輕20%，成本減少30%。
只是說，為了承接住自主品牌在25萬元級SUV市場上該持有使命，將豐田最新一代的THS混動技術與2.0T鉅浪動力相結合，試圖用豐田“嚇唬”漢蘭達，廣汽傳祺絕了。
興許有人會問，中國車企為什么總想著突破價格天花板？待在自己的舒適圈里不好嗎？
