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混动百科 | 重温『字少事大』的丰田混动系统——THS(3)
来自:电动邦
作者:王元祺
2022-12-09 15:56:08
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通过前文的介绍,我们发现一组「行星齿轮组」由「太阳齿轮」、「行星齿轮」和「齿圈」组成,也就是3个部件。而每个部件又可以有正转、反转和锁止,3种状态。3个部件,3种状态,可以说是『部件少,灵活度高』,拥有很好的调速变速的体质。

丰田的混动变速器的相关专利

此外,了解丰田技术的人都知道,当年丰田没少为「行星齿轮机构」申请专利啊!所以,无论从结构和原理的角度出发,还是从持有众多专利技术的实际情况考量,丰田最终采用「行星齿轮机构」作为其混动变速器的核心部件,并与2个「电机」共同构成了THS的核心变速机构——E-CVT(即行星齿轮机构+电机)。

image001.gif

12种可选构型(注意由『R-C-S』3个节点连成的杠杆)

那么下一个问题就是:如何将「行星齿轮组」与3个动力源(发动机+2个电机)相互连接?通过简单的排列组合,我们得出12种构型,怎么选?这里先给结论:12种构型中最终实际得到运用的是#9(丰田THS)和#12(通用Voltec)。这里我们先不详谈通用的Voltec,专注聊THS。

第一代THS构型示意图(供参考)

首先来看3个动力源连接「行星齿轮组」的方式:


·「发动机」通过「输入轴」与「行星齿轮盘」相连接;



·「1号电机」(即「MG1电机」)通过内花键连接「太阳齿轮」;



·「2号电机」(即「MG2电机」)通过外花键连接「齿圈」;



·同轴布局:第一代THS的「MG1电机」、「MG2电机」和「行星齿轮组」布置在同一轴上。


第一代THS构型实拍示意图

然后,我们找到动力源经过THS「行星齿轮组」的大致路径:


·内部动力输入:「发动机」的动力通过「扭转减震器」(用于调节平衡「发动机」的冲击)沿着「输入轴」进入「行星齿轮组」,到达「行星齿轮盘」。换言之,我们可以把「行星齿轮盘」看做整套E-CVT的输入端;



·内部动力输出:经过「行星齿轮」和「太阳齿轮」变速调节后,动力到达「齿圈」,最终通过「齿圈」的「外齿」流向「减速机构」。换言之,我们可以把「(外)齿圈」看做整套E-CVT的输出端;



·最终到达轮端:「齿圈」壳体通过「链条」连接「减速机构」,最后通过「差速器」连接「车轮」。


第一代THS中行星齿轮组与动力源连接关系

当我们进一步研究THS的工作原理就会发现,当「发动机」运作所产生「功率流」进入「行星齿轮组」内,第一站便会到达「行星齿轮盘」后,而在接下来「行星齿轮」这个『中转站』,有趣的『分流』现象便发生了:

·一股「机械功率流」通过「行星齿轮盘」到「行星齿轮」到「齿圈」,向着「输出轴」流去;

·另一股「机械功率流」则通过「行星齿轮盘」到「太阳齿轮」带动「MG1电机」进行发电,产生的电能(「电功率流」)。产生的电能可以用于充电(上图展示),当然也可以用于为「M2电机」供电,直接为驱动所用。

第一代THS功率分流原理示意图(供参考)

汇总一下思路(见上图):「发动机」的动力在进入「行星齿轮组」后,在「行星齿轮」(上图黄色底色)上被分为了两股「功率流」(上图①和②),一股用于驱动,而另一股则可以用来发电。而这种通过「行星齿轮组」将动力分流的混动构型,也被称为「功率分流」,而具体到THS上,其分流点在输入端,所以它有可以被称为「输入式功率分流」。

第一代THS结构示意图

你是不是发现,有趣的「功率分流」使得「发动机」与「MG1电机」有了直接的联系,也就是将『油』与『电』结合在了一起,这不就混动起来吗?其实,我们才刚刚触摸到了这套混动系统的皮毛,接下来我们将更进一步,继续分析THS的基本原理。


PS:本文所有带IP形象的自制图表皆为原创,请勿转载。

* 部分图片来源于网络,如有侵权请告知删除
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