从THS到THS-II,丰田的混动系统是怎样独树一帜?

原标题:从THS到THS-II,丰田的混动系统是怎样独树一帜?

前几天我们在介绍全新一代卡罗拉的时候,为大家说到这台车的混动系统进行了升级,采用了丰田的第二代混动系统——THS-II。结合另外一件事情,就是在年初的时候,新闻曾报道过,丰田开放了第一代混动系统THS的专利给行业内其他公司使用,其中吉利占股的湖南科力远新能源公司以1元的价格购买了专利使用权,相当于就是免费获取了一些核心的技术。而其实科力远的创始人本身就与丰田有着深厚的关系,对于THS极其熟悉,并在模仿的基础上弄出了一套CHS系统,但由于很多核心技术尤其是控制逻辑软件难以攻克,CHS并未大量装车,也正是后者极其期待丰田技术开放的原因。

那么,丰田的THS混动系统究竟有啥特殊之处,被业界戏称混动系统只有两种:一种是丰田一种是其他。而第一代THS和第二代THS之间又有什么区别?今天我们来简单梳理下。在此之前,我们先简单了解一下油电混合动力的大类别,从功能和结构上主要分为串联增程式、动力分流式和并联式三种。

其中串联增程式是使用内燃机单独发电,驱动汽车只使用电机,如宝马i3及理想one等车型。工作时,发动机转动带动发电机发电,电量可以直接用来驱动电机也可以存入电池,发动机与驱动电机之间不能直接连接在一起。

并联式的结构我们在之前介绍吉利混动的时候已经有较为深入的介绍,虽然结构有多重,但核心点是发动机与电机之间需要通过电控离合器来分离或连接,以此实现纯电驱动、混合驱动及发动机驱动等各种工作状态,离合器在这里面扮演着极其重要的角色,而借助双离合变速器就是一种取巧的方式。

而丰田的THS系统之所以被单独分为一种,归类为动力分流式,核心点就在于它使用了一套行星齿轮结构巧妙的连接了发动机、发电机与电动机,成功的避开了离合器的存在,依靠行星齿轮有三个自由态和两组齿轮副之间的动态关系,适时地锁定或开放一组齿轮副的传动关系,就可以改变整套系统的动力输出状态和传动比。

行星齿轮,共分为内中外三层齿轮,分别是太阳轮,行星架以及行星齿轮。三层齿轮相互啮合,均不能独立转动,这三个齿轮之间传动比是固定的,任何一个齿轮的转动后会带动其他齿轮的转动,可以说是牵一发而动全身。但是可以锁定其中的太阳轮或行星架不动,而另外两者之间进行传动,这就为整套动力的调整留下了空间。

THS混动系统的优点就是“结构简单,控制灵活”,其核心就是单排单级行星齿轮机构,由太阳轮、行星齿轮座、行星齿轮和齿圈组成。如上图所示,蓝色部分为汽油发动机,绿色部分为一号电机(MG1),连接行星齿轮组最中间绿色的太阳轮,主要起发电、启动发动机和调速作用,正反转均可,转速区间较广。红色部分为二号电机(MG2),主要用作驱动电机和动能回收时的发电机,连接最外边红色的齿圈,同时也连接车轮,既可以正转(前行)也可以反转(倒车)。而发动机则连接中间蓝色的行星架,只可以正转。整个机构的动力通过位于齿圈上的外啮合齿轮传递至减速齿轮,再输送到车轮上。

那么这种混动方式有什么特点:

1、 省却了较为复杂的电控离合器,要知道在20年前,电动离合器的控制比较粗糙,结合与分离都不够顺滑,相比之下THS的动力切换就显得非常友好了

2、 整套系统的体积不算大,重量比较轻,因为减少了变速器

3、 发动机与电机之间的关联性很强,因为发动机与行星轮相连,所以在电机带动车轮转动后较低车速时,发动机因为齿轮刚性啮合,不得不介入工作,并不一定达到发动机工作的最佳车速

4、 发动机与电机的不能同时发挥出最大功率,整个系统的总有一部分的动力用于发电,也就是被分流了。

5、 动力电池不会放空,无需大容量电池(采用的是镍氢电池),同时对于延长电池寿命有很大的帮助,又可以保证发动机负荷不会过大,电机总能在合适的时候出力

6、 对于控制系统的要求很高,对应不同加速需求、车速、滑行等各种状态,要求各齿轮副的啮合与锁定及时,电机的正反转、发动机的启动时机都要精确控制

正是有了以上几种特性,才使得THS的赢得了这样的口碑,一是确实省油,二是动力衔接非常平顺,三是动力电池的安全与寿命都不错。但同时,消费者也能感受到这套动力系统在爆发性上一般,没有强悍的加速能力。

那么,最近丰田推出的THS-II又有哪些技术上的变化呢?

首先,电机布置方式上发生了较大变化,由之前的同轴布置变成了现在的平衡轴结构,也就是说之前连接在行星架上的MG2现在独立出去了,通过减速齿轮与行星架外部齿轮啮合,这样驱动电机的自由度更高一些,意味着可以提升功率,纯电驱动的车速可以提升。另外,这样的布置使得之前较长的体积缩短些,变得更宽,有利于机舱布置和控制重心。还有,在行星齿轮的传动副上齿比也进行了优化,齿轮与齿面也采用了新的加工工艺和抛光处理来提升传动效率,降低摩擦。再有,就是在Ni-MH镍氢动力电池和PCU动力控制单元也有所优化。

因此,THS-II的核心技术并未改变,依然是单行星齿轮的动力分流方式,但在结构上有了一次比较明显的改变,在技术细节上则有众多微小的改进,使得它对于能源的利用率会进一步提升。还有一点,由于结构上的变化,一定会引起控制逻辑上的改变,使得第一代的控制逻辑不再适用于此,而正因为如此,丰田才很大度的开放了第一代系统的专利。返回搜狐,查看更多

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