站在新能源車大行其道的今天，豐田THS是一套很古老的油電混動技術，早在1997年就應用在量產的普銳斯車型當中。很多專業媒體也介紹過這套系統，但大多停留在功能層面，諸如它為什麼省油，燃油發動機動力和電動機動力可以混聯驅動加速之類的。但到目前為止我還沒有見到過一篇文章真正把THS的動力分流策略、行星齒輪的分流原理，以及系統存在的bug做過詳細介紹。可能講得最多的就是它使用了行星齒輪機構，而本田的iMMD使用的是多片離合器機構。那麼，豐田的THS到底是如何使用行星齒輪實現動力分流的？本期來為大家解讀。
站在新能源車大行其道的今天，豐田THS是一套很古老的油電混動技術，早在1997年就應用在量產的普銳斯車型當中。很多專業媒體也介紹過這套系統，但大多停留在功能層面，諸如它為什麼省油，燃油發動機動力和電動機動力可以混聯驅動加速之類的。但到目前為止我還沒有見到過一篇文章真正把THS的動力分流策略、行星齒輪的分流原理，以及系統存在的bug做過詳細介紹。可能講得最多的就是它使用了行星齒輪機構，而本田的iMMD使用的是多片離合器機構。那麼，豐田的THS到底是如何使用行星齒輪實現動力分流的？本期來為大家解讀。
▲豐田THS系統的機械結構
這套系統由兩個電、一個行星齒輪、一個離合器組成。靠近發動機一側的電機較小，叫做MG1電機，這臺電機功率只有十幾個千瓦左右，遠離發動機的電機叫MG2電機，這臺電機較大，有幾十個千瓦的功率。MG1主要用於發電，MG2主要用於驅動。當然，如果在減速時，大功率的MG2電機同樣可以充當發電機的角色回收制動能量。
要想了解THS的運作原理，首先要搞清楚發動機和電動機組成的混動系統分為三種耦合形式，分別是：轉矩耦合、轉速耦合、交替轉矩與轉速耦合。
轉矩耦合我們最常見，也最好理解。它是直接把發動機輸出軸輸出的動力和電動機輸出的動力剛性結合，既可以通過齒輪連接，也可以通過鏈條或者皮帶連接，並把動力傳遞給傳動系統，在混合動力車中最常見的是同軸設計。本田的i-MMD、，廣汽的G-MC、上汽的EDU系統都是屬於轉矩耦合的混動類型。這種耦合設計意味著電動機和發動機的轉速會成一定的比例關係，如果是同軸設計，那麼兩者的轉速必須完全一致，這種轉矩耦合型的混合動力完全可以起到把發動機扭矩和電動機扭矩疊加使用的效果，實現並聯混動。
站在新能源車大行其道的今天，豐田THS是一套很古老的油電混動技術，早在1997年就應用在量產的普銳斯車型當中。很多專業媒體也介紹過這套系統，但大多停留在功能層面，諸如它為什麼省油，燃油發動機動力和電動機動力可以混聯驅動加速之類的。但到目前為止我還沒有見到過一篇文章真正把THS的動力分流策略、行星齒輪的分流原理，以及系統存在的bug做過詳細介紹。可能講得最多的就是它使用了行星齒輪機構，而本田的iMMD使用的是多片離合器機構。那麼，豐田的THS到底是如何使用行星齒輪實現動力分流的？本期來為大家解讀。
▲豐田THS系統的機械結構
這套系統由兩個電、一個行星齒輪、一個離合器組成。靠近發動機一側的電機較小，叫做MG1電機，這臺電機功率只有十幾個千瓦左右，遠離發動機的電機叫MG2電機，這臺電機較大，有幾十個千瓦的功率。MG1主要用於發電，MG2主要用於驅動。當然，如果在減速時，大功率的MG2電機同樣可以充當發電機的角色回收制動能量。
要想了解THS的運作原理，首先要搞清楚發動機和電動機組成的混動系統分為三種耦合形式，分別是：轉矩耦合、轉速耦合、交替轉矩與轉速耦合。
轉矩耦合我們最常見，也最好理解。它是直接把發動機輸出軸輸出的動力和電動機輸出的動力剛性結合，既可以通過齒輪連接，也可以通過鏈條或者皮帶連接，並把動力傳遞給傳動系統，在混合動力車中最常見的是同軸設計。本田的i-MMD、，廣汽的G-MC、上汽的EDU系統都是屬於轉矩耦合的混動類型。這種耦合設計意味著電動機和發動機的轉速會成一定的比例關係，如果是同軸設計，那麼兩者的轉速必須完全一致，這種轉矩耦合型的混合動力完全可以起到把發動機扭矩和電動機扭矩疊加使用的效果，實現並聯混動。
如上圖，上汽設計的EDU混動系統，發動機和電動機為同軸設計，並聯運行過程中電動機始終要與發動機轉速保持一致
轉速耦合相對比轉矩耦合要複雜一些，豐田THS採用的是交替轉矩與轉速耦合形式。豐田THS與其它混動最大的不同，就是系統通過一個行星齒輪來實現發動機和電動機動力的混合。
我們知道，行星齒輪本身就具有動力分配的特性，這種特性我們在全時四驅系統的中央差速器中早就見到過。即便是兩驅車，它的差速器也是採用的行星齒輪系統進行左右車輪動力的分配。從差速器的原理我們就可以瞭解到，行星齒輪可以將一根傳動軸上的動力自動分配給左右兩根半軸上。當車輛轉彎時左右車輪會產生轉速差，行星齒輪可以在左右車輪轉速不一致的情況下自動調節左右車輪扭矩的分配。豐田的THS就是利用了行星齒輪的這項特性來實現轉矩耦合的。
站在新能源車大行其道的今天，豐田THS是一套很古老的油電混動技術，早在1997年就應用在量產的普銳斯車型當中。很多專業媒體也介紹過這套系統，但大多停留在功能層面，諸如它為什麼省油，燃油發動機動力和電動機動力可以混聯驅動加速之類的。但到目前為止我還沒有見到過一篇文章真正把THS的動力分流策略、行星齒輪的分流原理，以及系統存在的bug做過詳細介紹。可能講得最多的就是它使用了行星齒輪機構，而本田的iMMD使用的是多片離合器機構。那麼，豐田的THS到底是如何使用行星齒輪實現動力分流的？本期來為大家解讀。
▲豐田THS系統的機械結構
這套系統由兩個電、一個行星齒輪、一個離合器組成。靠近發動機一側的電機較小，叫做MG1電機，這臺電機功率只有十幾個千瓦左右，遠離發動機的電機叫MG2電機，這臺電機較大，有幾十個千瓦的功率。MG1主要用於發電，MG2主要用於驅動。當然，如果在減速時，大功率的MG2電機同樣可以充當發電機的角色回收制動能量。
要想了解THS的運作原理，首先要搞清楚發動機和電動機組成的混動系統分為三種耦合形式，分別是：轉矩耦合、轉速耦合、交替轉矩與轉速耦合。
轉矩耦合我們最常見，也最好理解。它是直接把發動機輸出軸輸出的動力和電動機輸出的動力剛性結合，既可以通過齒輪連接，也可以通過鏈條或者皮帶連接，並把動力傳遞給傳動系統，在混合動力車中最常見的是同軸設計。本田的i-MMD、，廣汽的G-MC、上汽的EDU系統都是屬於轉矩耦合的混動類型。這種耦合設計意味著電動機和發動機的轉速會成一定的比例關係，如果是同軸設計，那麼兩者的轉速必須完全一致，這種轉矩耦合型的混合動力完全可以起到把發動機扭矩和電動機扭矩疊加使用的效果，實現並聯混動。
如上圖，上汽設計的EDU混動系統，發動機和電動機為同軸設計，並聯運行過程中電動機始終要與發動機轉速保持一致
轉速耦合相對比轉矩耦合要複雜一些，豐田THS採用的是交替轉矩與轉速耦合形式。豐田THS與其它混動最大的不同，就是系統通過一個行星齒輪來實現發動機和電動機動力的混合。
我們知道，行星齒輪本身就具有動力分配的特性，這種特性我們在全時四驅系統的中央差速器中早就見到過。即便是兩驅車，它的差速器也是採用的行星齒輪系統進行左右車輪動力的分配。從差速器的原理我們就可以瞭解到，行星齒輪可以將一根傳動軸上的動力自動分配給左右兩根半軸上。當車輛轉彎時左右車輪會產生轉速差，行星齒輪可以在左右車輪轉速不一致的情況下自動調節左右車輪扭矩的分配。豐田的THS就是利用了行星齒輪的這項特性來實現轉矩耦合的。
▲豐田THS系統發動機、電動機、發電機與行星齒輪的連接關係
如圖這個行星齒輪的太陽齒輪（Sungear）與發動機連接（之間由電控離合器控制動力的通斷），外齒環(Ring gear)與MG2電動機連接，並通過齒輪與輸出軸剛性連接在一起。行星齒輪托架（Pinion gear）與MG1電機（發電機）相連，這就是豐田THS系統的基本構成。
這套系統與很多功能豐富的自主品牌PHEV混動系統不同，它只有4種常用工況設定，分別是：純電驅動工況、高速混聯驅動工況、非高速混聯驅動工況、制動能量回收工況。
發動機與發電機MG1之間採用的耦合方式為轉速耦合方式。從行星齒輪的動力傳遞路徑來看，發動機的動力傳給行星齒輪托架後，被分成了兩個動力輸出路徑：一個是太陽齒輪，傳遞給了MG1發電機。另一個是外齒環，傳遞給了輸出軸。而主要用於驅動車輛的MG2電機與外齒輪的動力為同軸剛性耦合，也就是轉矩耦合方式。
所以，用一句話來概括，就是MG2電機採用了轉矩耦合來與發動機動力耦合，共同驅動車輛加速；MG1電機採用了轉速耦合方式，分流了發動機的動力進行發電。
發電環節為什麼要採用轉速耦合來分流發動機動力？
轉速耦合的最大好處，就是兩個輸入動力的轉速可以不一致，或者說可以不用成比例關係同步。因為行星齒輪可以自動分配不同轉速。，這個過程就好比差速器一樣。以差速器為例：當車輛轉彎滑行時左右驅動輪轉速不一致，但經過差速器行星齒輪機構的耦合後，最終變成了一根傳動軸上的慣性動力整合給了發動機。THS轉速耦合的原理，就類似與發動機制動時的差速器原理。發動機的動力通過太陽齒輪，一部分分配給了發電機MG1，一部分分配給了外齒環用於車輛驅動。而發動機與MG1發電機轉速完全不用保持比例關係。也就是說發動機可以選擇任意轉速驅動車輛。
站在新能源車大行其道的今天，豐田THS是一套很古老的油電混動技術，早在1997年就應用在量產的普銳斯車型當中。很多專業媒體也介紹過這套系統，但大多停留在功能層面，諸如它為什麼省油，燃油發動機動力和電動機動力可以混聯驅動加速之類的。但到目前為止我還沒有見到過一篇文章真正把THS的動力分流策略、行星齒輪的分流原理，以及系統存在的bug做過詳細介紹。可能講得最多的就是它使用了行星齒輪機構，而本田的iMMD使用的是多片離合器機構。那麼，豐田的THS到底是如何使用行星齒輪實現動力分流的？本期來為大家解讀。
▲豐田THS系統的機械結構
這套系統由兩個電、一個行星齒輪、一個離合器組成。靠近發動機一側的電機較小，叫做MG1電機，這臺電機功率只有十幾個千瓦左右，遠離發動機的電機叫MG2電機，這臺電機較大，有幾十個千瓦的功率。MG1主要用於發電，MG2主要用於驅動。當然，如果在減速時，大功率的MG2電機同樣可以充當發電機的角色回收制動能量。
要想了解THS的運作原理，首先要搞清楚發動機和電動機組成的混動系統分為三種耦合形式，分別是：轉矩耦合、轉速耦合、交替轉矩與轉速耦合。
轉矩耦合我們最常見，也最好理解。它是直接把發動機輸出軸輸出的動力和電動機輸出的動力剛性結合，既可以通過齒輪連接，也可以通過鏈條或者皮帶連接，並把動力傳遞給傳動系統，在混合動力車中最常見的是同軸設計。本田的i-MMD、，廣汽的G-MC、上汽的EDU系統都是屬於轉矩耦合的混動類型。這種耦合設計意味著電動機和發動機的轉速會成一定的比例關係，如果是同軸設計，那麼兩者的轉速必須完全一致，這種轉矩耦合型的混合動力完全可以起到把發動機扭矩和電動機扭矩疊加使用的效果，實現並聯混動。
如上圖，上汽設計的EDU混動系統，發動機和電動機為同軸設計，並聯運行過程中電動機始終要與發動機轉速保持一致
轉速耦合相對比轉矩耦合要複雜一些，豐田THS採用的是交替轉矩與轉速耦合形式。豐田THS與其它混動最大的不同，就是系統通過一個行星齒輪來實現發動機和電動機動力的混合。
我們知道，行星齒輪本身就具有動力分配的特性，這種特性我們在全時四驅系統的中央差速器中早就見到過。即便是兩驅車，它的差速器也是採用的行星齒輪系統進行左右車輪動力的分配。從差速器的原理我們就可以瞭解到，行星齒輪可以將一根傳動軸上的動力自動分配給左右兩根半軸上。當車輛轉彎時左右車輪會產生轉速差，行星齒輪可以在左右車輪轉速不一致的情況下自動調節左右車輪扭矩的分配。豐田的THS就是利用了行星齒輪的這項特性來實現轉矩耦合的。
▲豐田THS系統發動機、電動機、發電機與行星齒輪的連接關係
如圖這個行星齒輪的太陽齒輪（Sungear）與發動機連接（之間由電控離合器控制動力的通斷），外齒環(Ring gear)與MG2電動機連接，並通過齒輪與輸出軸剛性連接在一起。行星齒輪托架（Pinion gear）與MG1電機（發電機）相連，這就是豐田THS系統的基本構成。
這套系統與很多功能豐富的自主品牌PHEV混動系統不同，它只有4種常用工況設定，分別是：純電驅動工況、高速混聯驅動工況、非高速混聯驅動工況、制動能量回收工況。
發動機與發電機MG1之間採用的耦合方式為轉速耦合方式。從行星齒輪的動力傳遞路徑來看，發動機的動力傳給行星齒輪托架後，被分成了兩個動力輸出路徑：一個是太陽齒輪，傳遞給了MG1發電機。另一個是外齒環，傳遞給了輸出軸。而主要用於驅動車輛的MG2電機與外齒輪的動力為同軸剛性耦合，也就是轉矩耦合方式。
所以，用一句話來概括，就是MG2電機採用了轉矩耦合來與發動機動力耦合，共同驅動車輛加速；MG1電機採用了轉速耦合方式，分流了發動機的動力進行發電。
發電環節為什麼要採用轉速耦合來分流發動機動力？
轉速耦合的最大好處，就是兩個輸入動力的轉速可以不一致，或者說可以不用成比例關係同步。因為行星齒輪可以自動分配不同轉速。，這個過程就好比差速器一樣。以差速器為例：當車輛轉彎滑行時左右驅動輪轉速不一致，但經過差速器行星齒輪機構的耦合後，最終變成了一根傳動軸上的慣性動力整合給了發動機。THS轉速耦合的原理，就類似與發動機制動時的差速器原理。發動機的動力通過太陽齒輪，一部分分配給了發電機MG1，一部分分配給了外齒環用於車輛驅動。而發動機與MG1發電機轉速完全不用保持比例關係。也就是說發動機可以選擇任意轉速驅動車輛。
上面這張圖體現了在四種工況下太陽齒輪S（連接MG1發電機）、外齒圈R（連接輸出軸）、行星齒輪托架C（連接發動機）之間的轉速關係。縱座標為轉速，+為正轉，-為反轉。
1：純電驅動模式下：
R外齒圈（MG2電機和輸出軸）為正向轉速，C行星齒輪托架（發動機）轉速為0，此時發動機為熄火狀態。S太陽齒輪（MG1發電機）在行星齒輪的作用下反轉發電，轉速大於輸出軸轉速。
2：混聯驅動（非高速巡航）模式下：
R電動機和C發動機都為+正轉速，兩者動力疊加驅動車輛加速。S發電機也為正轉速，進行發電。
3：混聯驅動（高速巡航）模式下：
R電動機和C發動機都為+正轉速，此時發動機保持較低轉速驅動用於節省燃油，S發電機為-轉速（反轉）發電。
4：制動能量回收模式：
R電動機為正轉速，通過電控系統的控制，實現發電功能，C發動機熄火斷開連接，S發電機MG1反轉發電。
■ 總結
正因為豐田THS是通過轉速耦合來實現混聯發電，所以發動機轉速可以時刻保持在需要的轉速。低速加速時可以高轉速輸出，高速巡航時可以低轉速運轉節省燃油。不管採用哪種轉速，發動機的動力都可以一部分用來發電、一部分用來驅動車輛。也正是這套轉速耦合系統，變相實現了變速箱的作用，這就是豐田E-CVT的由來。
站在新能源車大行其道的今天，豐田THS是一套很古老的油電混動技術，早在1997年就應用在量產的普銳斯車型當中。很多專業媒體也介紹過這套系統，但大多停留在功能層面，諸如它為什麼省油，燃油發動機動力和電動機動力可以混聯驅動加速之類的。但到目前為止我還沒有見到過一篇文章真正把THS的動力分流策略、行星齒輪的分流原理，以及系統存在的bug做過詳細介紹。可能講得最多的就是它使用了行星齒輪機構，而本田的iMMD使用的是多片離合器機構。那麼，豐田的THS到底是如何使用行星齒輪實現動力分流的？本期來為大家解讀。
▲豐田THS系統的機械結構
這套系統由兩個電、一個行星齒輪、一個離合器組成。靠近發動機一側的電機較小，叫做MG1電機，這臺電機功率只有十幾個千瓦左右，遠離發動機的電機叫MG2電機，這臺電機較大，有幾十個千瓦的功率。MG1主要用於發電，MG2主要用於驅動。當然，如果在減速時，大功率的MG2電機同樣可以充當發電機的角色回收制動能量。
要想了解THS的運作原理，首先要搞清楚發動機和電動機組成的混動系統分為三種耦合形式，分別是：轉矩耦合、轉速耦合、交替轉矩與轉速耦合。
轉矩耦合我們最常見，也最好理解。它是直接把發動機輸出軸輸出的動力和電動機輸出的動力剛性結合，既可以通過齒輪連接，也可以通過鏈條或者皮帶連接，並把動力傳遞給傳動系統，在混合動力車中最常見的是同軸設計。本田的i-MMD、，廣汽的G-MC、上汽的EDU系統都是屬於轉矩耦合的混動類型。這種耦合設計意味著電動機和發動機的轉速會成一定的比例關係，如果是同軸設計，那麼兩者的轉速必須完全一致，這種轉矩耦合型的混合動力完全可以起到把發動機扭矩和電動機扭矩疊加使用的效果，實現並聯混動。
如上圖，上汽設計的EDU混動系統，發動機和電動機為同軸設計，並聯運行過程中電動機始終要與發動機轉速保持一致
轉速耦合相對比轉矩耦合要複雜一些，豐田THS採用的是交替轉矩與轉速耦合形式。豐田THS與其它混動最大的不同，就是系統通過一個行星齒輪來實現發動機和電動機動力的混合。
我們知道，行星齒輪本身就具有動力分配的特性，這種特性我們在全時四驅系統的中央差速器中早就見到過。即便是兩驅車，它的差速器也是採用的行星齒輪系統進行左右車輪動力的分配。從差速器的原理我們就可以瞭解到，行星齒輪可以將一根傳動軸上的動力自動分配給左右兩根半軸上。當車輛轉彎時左右車輪會產生轉速差，行星齒輪可以在左右車輪轉速不一致的情況下自動調節左右車輪扭矩的分配。豐田的THS就是利用了行星齒輪的這項特性來實現轉矩耦合的。
▲豐田THS系統發動機、電動機、發電機與行星齒輪的連接關係
如圖這個行星齒輪的太陽齒輪（Sungear）與發動機連接（之間由電控離合器控制動力的通斷），外齒環(Ring gear)與MG2電動機連接，並通過齒輪與輸出軸剛性連接在一起。行星齒輪托架（Pinion gear）與MG1電機（發電機）相連，這就是豐田THS系統的基本構成。
這套系統與很多功能豐富的自主品牌PHEV混動系統不同，它只有4種常用工況設定，分別是：純電驅動工況、高速混聯驅動工況、非高速混聯驅動工況、制動能量回收工況。
發動機與發電機MG1之間採用的耦合方式為轉速耦合方式。從行星齒輪的動力傳遞路徑來看，發動機的動力傳給行星齒輪托架後，被分成了兩個動力輸出路徑：一個是太陽齒輪，傳遞給了MG1發電機。另一個是外齒環，傳遞給了輸出軸。而主要用於驅動車輛的MG2電機與外齒輪的動力為同軸剛性耦合，也就是轉矩耦合方式。
所以，用一句話來概括，就是MG2電機採用了轉矩耦合來與發動機動力耦合，共同驅動車輛加速；MG1電機採用了轉速耦合方式，分流了發動機的動力進行發電。
發電環節為什麼要採用轉速耦合來分流發動機動力？
轉速耦合的最大好處，就是兩個輸入動力的轉速可以不一致，或者說可以不用成比例關係同步。因為行星齒輪可以自動分配不同轉速。，這個過程就好比差速器一樣。以差速器為例：當車輛轉彎滑行時左右驅動輪轉速不一致，但經過差速器行星齒輪機構的耦合後，最終變成了一根傳動軸上的慣性動力整合給了發動機。THS轉速耦合的原理，就類似與發動機制動時的差速器原理。發動機的動力通過太陽齒輪，一部分分配給了發電機MG1，一部分分配給了外齒環用於車輛驅動。而發動機與MG1發電機轉速完全不用保持比例關係。也就是說發動機可以選擇任意轉速驅動車輛。
上面這張圖體現了在四種工況下太陽齒輪S（連接MG1發電機）、外齒圈R（連接輸出軸）、行星齒輪托架C（連接發動機）之間的轉速關係。縱座標為轉速，+為正轉，-為反轉。
1：純電驅動模式下：
R外齒圈（MG2電機和輸出軸）為正向轉速，C行星齒輪托架（發動機）轉速為0，此時發動機為熄火狀態。S太陽齒輪（MG1發電機）在行星齒輪的作用下反轉發電，轉速大於輸出軸轉速。
2：混聯驅動（非高速巡航）模式下：
R電動機和C發動機都為+正轉速，兩者動力疊加驅動車輛加速。S發電機也為正轉速，進行發電。
3：混聯驅動（高速巡航）模式下：
R電動機和C發動機都為+正轉速，此時發動機保持較低轉速驅動用於節省燃油，S發電機為-轉速（反轉）發電。
4：制動能量回收模式：
R電動機為正轉速，通過電控系統的控制，實現發電功能，C發動機熄火斷開連接，S發電機MG1反轉發電。
■ 總結
正因為豐田THS是通過轉速耦合來實現混聯發電，所以發動機轉速可以時刻保持在需要的轉速。低速加速時可以高轉速輸出，高速巡航時可以低轉速運轉節省燃油。不管採用哪種轉速，發動機的動力都可以一部分用來發電、一部分用來驅動車輛。也正是這套轉速耦合系統，變相實現了變速箱的作用，這就是豐田E-CVT的由來。
相關推薦
