解析丰田THS混动变速箱丨探索极致平顺的秘密

文章来源:爱卡汽车 发布时间:2021-11-29
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丰田THS混动变速箱极致平顺的秘密解析。

随着汽车保有量的增长,交通拥堵正变得越来越普遍,这对动力系统的平顺性提出了更大挑战。无论燃油车将AT、CVT、DCT调校得多么完善,面对走走停停的复杂工况,还是难免暴露出一些瑕疵。与之相比,混合动力系统在平顺性方面具备天生优势,城市驾驶更加惬意。而提到混动,就不得不从丰田THS说起。

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放眼全球,混合动力技术可分为两大流派,一是以日系为代表的双电机方案,二是以欧系为代表的并联式混动。而在日系品牌中,丰田THS(雷克萨斯称之为LHD)构造最为特殊,通过行星齿轮组实现了油电动力耦合,综合性能具备一定优势。尽管丰田将THS的传动系统称为E-CVT电子无级变速箱,但本质上它是一种动力分流装置,结构设计与CVT完全不同。

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在THS的价值体系中,电机的首要作用并非提供额外动力,而是调节发动机工况,使之尽可能锁定在高效区间运转。发动机燃烧产生的热能用来驱动发电机,发电机与电池配合为电动机输送能量,再由电动机驱动车轮。如果到此结束,那么丰田THS似乎与本田i-MMD、日产e-POWER没有太多区别,但事实并非如此。为了兼顾各速域性能,THS的动力分流装置采用行星齿轮结构,既实现了混联,还可改变传动比。

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按照由内到外的顺序,行星齿轮组由太阳轮、行星轮、行星架和齿圈组成。其中,太阳轮、行星架、齿圈与动力输入或输出端连接,行星轮不连接动力输入/输出机构,始终保持自由转动。行星齿轮组的各部分转速只需满足一个线性关系,而不像P2/P3并联架构那样必须维持固定速比。动力通过行星齿轮组实现解耦,分流给不同的输入或输出端。

THS是一套双电机混动系统,其中MG1为低速电机,兼顾发电机与电动机双重职能,MG2为高速电机,只扮演电动机角色。THS动力分流装置利用电机来调节发动机转速,传动比连续可变,E-CVT之名正是因此诞生。由于动力分流装置采用刚性连接,动力传递更直接,所以传动效率较CVT优势明显。此外,电动机拥有较强的扭矩控制能力,能够精准而迅速地抚平发动机扭矩波动,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、凯美瑞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(海外版)等车型上。

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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,在上述挡位间切换时MG2转速会发生变化,其原理类似于燃油车换挡所带来的发动机转速升降。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。

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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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