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一文了解丰田HSD混动的“前世今生”

引言:

混动车这个概念近些年在国内才火起来,目前国内的混动车几乎全部是往PHEV(插电混动)方向发展,有少数48V等形式的轻混,HEV在国内不是热点。在二十年前,其他车企在专注传统汽车技术的时候,丰田汽车已经开始混动技术的研究并不断完善中。现在谈到混动的时候一定会论及丰田汽车。

一、丰田混动系统的问世—THS-Ⅰ

1997年丰田汽车在日本市场推出第一代Pruis,同时第一代THS系统面世。第一代Pruis的推出也揭开了近代油电混动发展的序幕。

 

第一代THS结构

S:中央太阳轮  C:行星齿轮架   R:外圈齿轮

MG1MG2:电动发电机     ICE:内燃机

第一代Pruis所搭载的THS-Ⅰ结构非常简单,通过行星排机构将发动机和电机的动力进行了耦合,使得三个部件相互配合高效工作,提高燃油经济性。

MG1,交流永磁同步电机,在启动ICE时用作电动机,在为高压电池充电时用作发电机(交流发电机);MG2,交流永磁同步电机,用作主驱动电动机和发电机(交流发电机),制动能量回收时用作发电机给电池充电。

第一代Pruis

二、丰田混动系统的发展—THS-Ⅱ

2003年,丰田发布了第二代Pruis搭载THS-II,第二代THS系统进一步提高了效率,控制算法上进行了修改。2代系统相对于1代THS在结构上只是小调节。

THS-Ⅰ和THS-Ⅱ对比

相对于第一代,第二代改为高压电子空调电池组电压从273V降为201V电池母线从201V升为500V。

第二代Pruis

三、丰田混动系统的完善—THS-Ⅲ

前两代THS系统在燃油经济性上有很大的成就,但动力性,加速能力却稍显不足。2009年,丰田发布了第三代Pruis并搭载THS-Ⅲ弥补了这一缺憾,3代系统相对于前两代THS进行了大的变革,做了很多优化改进。

第三代THS结构

在混动变速器结构上采用双行星排结构,两行星排共用齿圈,相对于前两代增加了一组减速行星齿轮,以降低MG1和MG2的转速差,纯电动模式的行驶速度可以更高;MG1和MG2的体积缩小了,整个变速器的尺寸也得以缩小;原来的链条减速传动改成了齿轮减速传动,传动损耗降低。

THS-Ⅲ双行星排结构

THS-Ⅱ和THS-Ⅲ电机、减速机构对比

除了结构上的变化外,THS-Ⅲ系统相对于THS-Ⅱ系统,发动机改为1.8L,发动机输出功率由57Kw提升到了73Kw;相对于前两代采用镍氢电池,THS-Ⅲ系统采用锂离子电池MG1采用集中绕组,工作电压由500V提升到650V,MG2最高转速由6500转提升至13000转,功率由50Kw提升到了60Kw。

第三代Pruis

PS:自第二代发布后,丰田引入一个新名称SHD—HybridSynergy Drive

HSD标志

四、丰田混动系统的今身—THS-Ⅳ

2015年10月13日,丰田公布了第四代混合动力系统的细节,将于2016年推出。变速结构和牵引电机经过重新设计,减轻了总重量。牵引电动机本身更加紧凑,并且具有更高的比功率。与之前相比,由于摩擦导致的机械损失减少了20%

电机减速装置将牵引电机直接连接到动力分配装置,然后连接到车轮改为平行齿轮。原来的电机属于串联机构,现在则变成了平衡轴结构,这使得变速器更短,轴向尺寸要求得以降低。一系列的改进,让第四代普瑞斯的纯电行驶极速从70km/h上升至110km/h

第四代THS结构

第四代THS变速器

2015年发布的第四代Pruis

五、其他

搭载THS系统车型汇总:

丰田普锐斯

THS I:1997年12月至2003年10月

THS II:2003年10月至2010年底

THS III:2010年末至2015年底

THS IV:2015年末至今

丰田Estima Hybrid

THS I:2001年6月至2005年12月

THS II:2006年6月至今

丰田Alphard Hybrid

THS I:2003年7月 - 2008年3月

THS II:2011年9月至今

雷克萨斯RX 400h /丰田Harrier Hybrid(2005年3月-)

丰田汉兰达/克鲁格混合动力车

THS I:2005年7月至2008年9月

THS II:2008年10月至今

雷克萨斯GS 450h(2006年3月至今)

丰田凯美瑞混合动力车(2006年5月至今)

雷克萨斯LS 600h / LS 600hL(2007年4月至今)

Toyota Crown Majesta(2012年4月至今)

丰田皇冠(2008年4月至今)

丰田A-BAT(概念车)

日产Altima Hybrid(2007-2011)[31]

雷克萨斯RX 450h(2009年至今)

丰田赛(2009年至今)

雷克萨斯HS 250h(2009年至今)

雷克萨斯CT 200h(2010年末至今)THS III

丰田Auris(2010年7月至今)

丰田普锐斯c(2012年3月至今)THS III

丰田雅力士混合动力车(2012年3月至今)THS III

丰田普锐斯V(2012年至今)

雷克萨斯ES 300h(2012年至今)

丰田Avalon混合动力车(2012年末至今)

Toyota Corolla Axio(2013年8月至今)

雷克萨斯300h(2013年至今)

雷克萨斯GS 300h(2013年至今)

丰田RAV4混合动力车(2013年至今)

雷克萨斯NX 300h(2015年至今)

雷克萨斯RC 300h(2015年至今)

丰田C-HR(2016年至今)THS IV

雷克萨斯LC 500h(2018)

斯巴鲁Crosstrek Hybrid(2019-)


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