豐田THS的案例
解析豐田THS混動變速箱丨探索極致平順的秘密
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?？_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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展開 豐田THS—II混合動力核心控制策略介紹（三）
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： 《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。
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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
詳解丨豐田混動力THS：電機與電池
豐田THS-II混合動力核心控制策略介紹(二)
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
展開 豐田普銳斯THS-混聯式混合動力系統工作原理
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【免責聲明】版權歸原作者所有，僅用于技術分享與交流，非商業用途！對文中觀點判斷均保持中立，若您認為文中來源標注與事實不符，若有涉及版權等請告知，將及時修訂刪除，謝謝大家的關注！
豐田普銳斯THS-混聯式混合動力系統工作原理
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吉利混動技術剖析
豐田THS、吉利CHS、通用Voltec等PS混動都是用行星齒輪將兩股能量耦合；奔馳、奧迪、寶馬、現代等P2插電混動技術是將電動機與變速箱直連，通過傳統的離合器來控制發動機的動力輸出。
當然，任何方案有優點也有缺點。吉利2.5混動將電機與一個輸入軸（偶數擋）連接，也就意味著這根偶數擋齒輪軸，無論在純電、混動模式還是充電工況下都是時刻旋轉嚙合的；而奇數擋齒輪軸只受到發動機的扭矩輸出。這就像兩位工人，一位每天要干三件事，而另一個只做一件事，時間久了，任務繁重的工人肯定會更疲憊。因此，吉利需要額外對兩組齒輪軸的磨損一致性進行特定的設計。
另外，博瑞GE省去了傳統的啟動電機，而是依靠這臺P2.5電機來啟動發動機，所以硬件結構決定了，每一次啟動發動機都要經過變速箱齒輪，然后不可避免地需要離合器嚙合，再將發動機帶動起來，這無形當中就增加了離合器的磨損次數。
總結：吉利是近兩年中國市場上絕對的翹楚，即使車市遇見“寒冬”，仍然以135.99萬輛的銷售成績強勢占據中國品牌榜首席位。它的新目標是2020年實現200萬輛的年銷量，而且90%以上是新能源，除了純電動，吉利就將一部分重心押寶在混合動力車型上了。
總的來說，吉利目前在售的帝豪PHEV和博瑞MHEV/PHEV等幾款混動車，在技術上都有著自己的獨到之處，但也都不夠完美，或許這就是吉利一直積極地尋求豐田THS混動技術的原因吧，拿到豐田THS專利的吉利未來在混動領域有了更多的可能，請期待這家中國品牌車企的一步步進步吧！
展開 汽車大觀｜WEY瑪奇朵：一匹攪動中國混動市場的“千里瑪”
縱觀整個汽車行業，每每提及混動技術，豐田THS技術和本田i-MMD技術總是繞不開的話題。
但在新能源汽車蓬勃發展的中國汽車市場，中國汽車品牌并不甘心將巨大的混動市場拱手相讓。尤其是在《節能與新能源汽車技術路線圖2.0》以及“碳中和”目標發布之后，中國汽車品牌決心打破“雙田”混動市場壟斷地位的速度明顯加快。具體而言，包括WEY品牌在內，目前已有多家中國汽車品牌發布了自己的混動技術。
以WEY品牌的智能混動DHT技術為例。該技術是長城集團獨立自主設計、完全自主研發的技術，被業界看作是推進汽車行業清潔化、低碳化的有力體現。也正是得益于此，首搭智能混動DHT技術的WEY瑪奇朵，也被看作是中國品牌汽車在混動領域超越“雙田”的代表。
作為混動細分市場的“新兵”，憑借智能混動DHT技術，WEY瑪奇朵真能超越“雙田”嗎？要回答這個問題，我們不妨從技術角度進行一番分析。
公開資料顯示，豐田THS技術主要依靠行星齒輪，實現混合動力輸出，而本田i-MMD技術則強調電機與發動機各司其職，低速時主要靠電機驅動，高速時發動機直接介入。換言之，豐田THS和本田i-MMD的技術優勢集中在中低速區間，在高速狀態下會出現動力不足的問題。
相比之下，WEY瑪奇朵搭載的智能混動DHT技術則有更多巧思。據了解，WEY瑪奇朵搭載的智能混動DHT系統主要由一臺最大功率71kW的1.5L阿特金森循環發動機、115kW的TM電機、1.7kWh的HEV電池包和支持發動機兩擋直驅的DHT變速機構組成。
其中，兩擋變速機構是這套智能混動DHT系統的最大亮點。
展開 對標豐田，成本更低，4個月讓油車變混動
對標豐田，彰顯底氣
在產品成本方面，為什么功率分流的可靠性會高，因為它里面減少了很多零件，減少了過濾系統、液壓閥板、電磁閥、TCU，同時減少了連接這些系統的線束，同時其可靠性也大大地提高。但是功率分流與串并聯的差別在于它的軟件會比較復雜，但馨聯動力深知，若大批量生產軟件，成本將可控。
如圖，馨聯動力分析了功率分流的幾種路線，最典型的是豐田THS，自1997年上市以來，在全世界有兩千多萬輛車在馬路上飛馳?？屏h的CHS和通用的VOTECH，都是采用了四軸功率分流路線，又增加了離合器、液壓系統，增加了復雜程度。所以馨聯動力推崇的是非常簡單的三軸功率分流路線。
馨聯動力的功率分流既可以做到在前驅的車上，也可以做縱置。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。所以整個在成本方面，在NVH方面應該是都取得了很好的突破。
從1.5噸-2噸-2.5噸以上的A級車、中型車、大型乘用車，馨聯動力都有成熟的解決方案，而且馨聯動力有樣車，各個方面各個實驗都在順利進行，很快就會批量生產。
展開 汽車大觀｜“高性能版”的威蘭達，能一炮而紅嗎？
作者｜賀嫣
來源｜汽車大觀
一直以來，豐田都稱得上是油電混動領域的引領者，豐田THS混動系統在很長一段時間內都是混動技術的代名詞。
近年來，豐田又開始探索插電混動領域，其中廣汽豐田發布了首款插電混動車型——威蘭達PHEV，被業界看作是豐田在該領域的開山之作。
據了解，該款車型被稱為“高性能版”威蘭達，共推出勁擎版、勁擎四驅版、激擎四驅版三款車型，售價區間為在25.88萬-29.98萬元。
隨著“高性能版”威蘭達的正式上市，廣汽豐田旗下的威蘭達家族車型陣容已擴充至15 款，涵蓋2.0L自然吸氣、2.5L雙擎混動、2.5L插電式雙擎混動3種動力，以及DTC智能四驅、DTV動態矢量四驅、E-FOUR電子四驅3種四驅系統。
自2020年2月上市至今，廣汽豐田威蘭達累計銷量已突破11萬輛。今年4月，威蘭達實現銷量10777輛，其中四驅車型占比40%，雙擎混動銷量中電子四驅占比44%。
在現有車型整體銷量表現較為強勁的情況下， 新登場的“高性能版”車型，能給威蘭達家族注入新力量嗎？
什么是“高性能版”？
“高性能版”威蘭達，究竟是什么呢？
高性能車通常是指搭載大排量的發動機、經過專業的動力總成及底盤技術調教，主要的用車場景為賽道。而威蘭達所謂的“高性能”卻不是如此。
據了解“高性能版”威蘭達就是在一套成熟可靠的豐田THS混動系統的基礎上，增加了高功率大容量電池和充電器。
此前，威蘭達已有HEV雙擎版本，采用的是2.5L阿特金森循環發動機與E-CVT變速器動力總成，而PHEV版本就是在這套混動系統基礎上拓展而來，動力性能得到了強化。
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主流雙電機混合動力系統對比分析
圖 2 電機需求對比
二、主流雙電機混動系統工作原理介紹
目前雙電機混合動力系統千差萬別， 市場主流構型可歸結為兩大類：
一類是以豐田THS、通用Volt為代表的動力分流式 （行星排結構）， 另一類是以本田i-MMD、上汽 EDU 為代表的串并聯式（平行軸結構）。
1. 動力分流式：以豐田THS-Ⅳ系統（圖3）為例說明。
主流雙電機混合動力系統對比分析
動力分流式：以豐田THS-Ⅳ系統（圖3）為例說明。
圖3 THS-Ⅳ結構布局
結構布局：發電機與發動機通過單排行星排同軸布置。發電機與太陽輪固連，發動機與行星架固連，行星排系統動力通過齒圈輸出；驅動電機與行星排機構平行布置。行星排輸出動力與驅動電機輸出動力通過輸出軸匯合，最終由差速器傳遞給車輪。
國內外混合動力技術及解析
圖1 各種混合動力拓撲結構
圖2 動力總成電氣化可能的運行模式（特性）
基于采埃孚8AT形成并聯混合動力系統（來源：BMW）
基于大眾6DCT形成并聯混合動力系統(來源：Volkswagen)
圖4 傳統8AT和一個專用混合動力變速器所需空間的比較
圖5 8AT和專用混合動力的5AT-DHT成本比較
圖6 第三代THS系統
圖7 豐田混合動力的銷售情況
圖8 豐田THS專用混合動力變速器（DHT）
圖9 本田iMMD智能多模式混合動力系統構成和工作模式
圖10 大眾TwinDrive結構和工作模式
圖11 上汽電驅動變速器原理和實物圖
圖12 精進公司DHT方案
圖13 大陸公司DHT幾種結構分析（來源 CTI2017 Conti）
圖14 AVL的八模式混合動力DHT（來源：AVL）
圖15 AVL的八模式混合動力DHT的運行模式及牽引力工作區（來源：AVL）
圖16 雷諾EOLAB1混合動力原理結構和驅動模式（來源：雷諾N. Fremau etc.）
展開 國內外混動技術盤點及深度解析（上）
圖1 各種混合動力拓撲結構
圖2 動力總成電氣化可能的運行模式（特性）
基于采埃孚8AT形成并聯混合動力系統（來源：BMW）
基于大眾6DCT形成并聯混合動力系統(來源：Volkswagen)
圖4 傳統8AT和一個專用混合動力變速器所需空間的比較
圖5 8AT和專用混合動力的5AT-DHT成本比較
圖6 第三代THS系統
圖7 豐田混合動力的銷售情況
圖8 豐田THS專用混合動力變速器（DHT）
圖9 本田iMMD智能多模式混合動力系統構成和工作模式
圖10 大眾TwinDrive結構和工作模式
圖11 上汽電驅動變速器原理和實物圖
圖12 精進公司DHT方案
圖13 大陸公司DHT幾種結構分析（來源 CTI2017 Conti）
圖14 AVL的八模式混合動力DHT（來源：AVL）
圖15 AVL的八模式混合動力DHT的運行模式及牽引力工作區（來源：AVL）
圖16 雷諾EOLAB1混合動力原理結構和驅動模式（來源：雷諾N. Fremau etc.）
圖17 雷諾EOLAB2的雙電動機DHT（來源：雷諾 N.
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