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丰田THS混合动力变速箱的终极平滑秘密分析

[爱歌汽车新能源频道原创]

随着汽车保有量的增加,交通拥堵越来越普遍,这对电力系统的乘坐舒适性提出了更大的挑战。油罐车对AT、CVT、DCT的调节再好,面对走走停停的复杂工况,难免会暴露出一些缺陷。相比之下,混合动力系统在乘坐舒适性方面有天然优势,在城市驾驶更舒适。说到混合动力,我们必须从丰田THS开始。

从全球来看,混合动力技术可以分为两大流派,一是以日本为代表的双电机方案,二是以欧洲为代表的并联式混合动力。在日本品牌中,丰田THS(雷克萨斯称之为LHD)的结构最为特殊,通过行星齿轮组实现了油电耦合,在综合性能上有一定优势。虽然丰田称THS传动系统为E-CVT电子无级变速器,但本质上是动力分流装置,结构设计与CVT完全不同。

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在THS的价值体系中,电机的主要作用不是提供额外的动力,而是调节发动机的工作状态,使其尽可能地锁定在高效率范围内。发动机燃烧产生的热能用来驱动发电机,发电机配合电池向电机输送能量,然后电机驱动车轮。如果这一切都结束了,丰田THS似乎和本田i-MMD和日产e-POWER没有太大区别,但事实并非如此。为了兼顾各档的性能,THS动力分流装置采用行星齿轮结构,既实现了串联,又改变了传动比。

行星齿轮组从内向外依次由太阳轮、行星轮、行星架和齿圈组成。其中,太阳轮、行星架和齿圈与动力输入或输出端连接,行星轮不与动力输入/输出机构连接,始终保持自由转动。行星齿轮组各部分的转速只需满足线性关系,不像P2/P3并联结构,需要保持固定的速比。动力通过行星齿轮组分离,并分配到不同的输入或输出端。

THS是双电机混合动力系统,其中MG1是低速电机,具有发电机和电机的双重功能,MG2是高速电机,只有电机的作用。THS动力分流装置利用电机调节发动机转速,传动比连续可变,于是E-CVT的名字就诞生了。由于功率分流装置采用刚性连接,功率传输更加直接,传输效率比CVT有明显优势。此外,电机具有强大的扭矩控制能力,可以准确快速地平滑发动机的扭矩波动,带来细腻平滑的动力输出质感。

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作为全球数一数二的巨型车企,丰田集团的产品线颇为宽泛,因此THS系统构型也有所区分。 卡罗拉 (参数|询价)、 凯美瑞 (参数|询价)这类普及型产品配备混动系统,主要是为了提升燃油经济性和中低速响应性,基于行星齿轮的动力分流装置完全能够满足需求。但对豪华车而言,驾驶乐趣同样十分重要,因此丰田和爱信联手打造了性能更全面的Multistage THS,装配在雷克萨斯LS、丰田 皇冠 (参数|询价)(海外版)等车型上。

来自发动机、MG1电机、MG2电机的扭矩耦合后,再通过4挡变速机构输出给传动轴。具体来看,3-4挡、6-7挡和9-10挡采用机械变速,在上述挡位间切换MG2转速会发生变化,其原理与燃油车换挡时发动机转速的升降类似。其余挡位间的变速需求由动力分流装置实现,MG2电机转速保持恒定,MG1转速动态调整。

编辑点评:性能出色,工程集约,丰田THS为汽车工业树立了典范。动力分流装置不仅整合了油电动力,还能够实现速比调节,令THS在燃油效率和驾驶感受双方面都有着出色表现。随着时代的发展,THS也在不断自我完善,努力为用户提供更好的体验。THS II尺寸紧凑,动力表现也有所提升,Multistage THS则提供了混动领域罕见的驾驶节奏感,这让丰田有着充足底气去应对电气化浪潮。

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