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一文瞭解豐田HSD混動的“前世今生”

2019.10.3 新聞中心 10/3每日新

引言:

混動車這個概念近些年在國內才火起來,目前國內的混動車幾乎全部是往PHEV(插電混動)方向發展,有少數48V等形式的輕混,HEV在國內不是熱點。在二十年前,其他車企在專注傳統汽車技術的時候,豐田汽車已經開始混動技術的研究並不斷完善中。現在談到混動的時候一定會論及豐田汽車。

一、豐田混動系統的問世—THS-Ⅰ
 

1997豐田汽車在日本市場推出第一代Pruis,同時第一代THS系統面世。第一代Pruis的推出也揭開了近代油電混動發展的序幕。

 

第一代THS結構

S:中央太陽輪 C:行星齒輪架 R:外圈齒輪

MG1MG2:電動發電機 ICE:內燃機

 

第一代Pruis所搭載的THS-Ⅰ結構非常簡單,通過行星排機構將發動機和電機的動力進行了耦合,使得三個部件相互配合高效工作,提高燃油經濟性。

 

MG1,交流永磁同步電機,在啟動ICE時用作電動機,在為高壓電池充電時用作發電機(交流發電機);MG2,交流永磁同步電機,用作主驅動電動機和發電機(交流發電機),制動能量回收時用作發電機給電池充電。

第一代Pruis

二、豐田混動系統的發展—THS-Ⅱ

 

2003年,豐田發佈了第二代Pruis搭載THS-II,第二代THS系統進一步提高了效率,控制演算法上進行了修改。2代系統相對於1THS在結構上只是小調節。

THS-ⅠTHS-Ⅱ對比


 

相對於第一代,第二代改為高壓電子空調電池組電壓從273V降為201V電池母線從201V升為500V

 

第二代Pruis

三、豐田混動系統的完善—THS-Ⅲ

 

前兩代THS系統在燃油經濟性上有很大的成就,但動力性,加速能力卻稍顯不足。2009年,豐田發佈了第三代Pruis並搭載THS-Ⅲ彌補了這一缺憾,3代系統相對於前兩代THS進行了大的變革,做了很多優化改進。

 

第三代THS結構

 

在混動變速器結構上採用雙行星排結構,兩行星排共用齒圈,相對於前兩代增加了一組減速行星齒輪,以降低MG1MG2的轉速差,純電動模式的行駛速度可以更高;MG1MG2體積縮小了,整個變速器的尺寸也得以縮小;原來的鏈條減速傳動改成了齒輪減速傳動,傳動損耗降低。

 

THS-Ⅲ雙行星排結構

 

THS-ⅡTHS-Ⅲ電機、減速機構對比

 

除了結構上的變化外,THS-Ⅲ系統相對於THS-Ⅱ系統,發動機改為1.8L,發動機輸出功率由57Kw提升到了73Kw;相對於前兩代採用鎳氫電池,THS-Ⅲ系統採用鋰離子電池MG1採用集中繞組,工作電壓500V提升到650VMG2最高轉速6500轉提升至13000轉,功率50Kw提升到了60Kw

第三代Pruis

 

PS:自第二代發佈後,豐田引入一個新名稱SHD—HybridSynergy Drive

HSD標誌

四、豐田混動系統的今身—THS-Ⅳ
 

20151013日,豐田公佈了第四代混合動力系統的細節,將於2016年推出。變速結構和牽引電機經過重新設計,減輕了總重量。牽引電動機本身更加緊湊,並且具有更高的比功率。與之前相比,由於摩擦導致的機械損失減少了20

 

電機減速裝置將牽引電機直接連接到動力分配裝置,然後連接到車輪改為平行齒輪。原來的電機屬於串聯機構,現在則變成了平衡軸結構,這使得變速器更短,軸向尺寸要求得以降低。一系列的改進,讓第四代普瑞斯的純電行駛極速從70km/h上升至110km/h

第四代THS結構

 

第四代THS變速器

 

2015年發佈的第四代Pruis

五、其他

 

搭載THS系統車型匯總:

豐田普銳斯

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

豐田Estima Hybrid

THS I:2001年6月至2005年12月

THS II:2006年6月至今

豐田Alphard Hybrid

THS I:2003年7月 - 2008年3月

THS II:2011年9月至今

雷克薩斯RX 400h /豐田Harrier Hybrid(2005年3月-)

豐田漢蘭達/克魯格混合動力車

THS I:2005年7月至2008年9月

THS II:2008年10月至今

雷克薩斯GS 450h(2006年3月至今)

豐田凱美瑞混合動力車(2006年5月至今)

雷克薩斯LS 600h / LS 600hL(2007年4月至今)

Toyota Crown Majesta(2012年4月至今)

豐田皇冠(2008年4月至今)

豐田A-BAT(概念車)

日產Altima Hybrid(2007-2011)[31]

雷克薩斯RX 450h(2009年至今)

豐田賽(2009年至今)

雷克薩斯HS 250h(2009年至今)

雷克薩斯CT 200h(2010年末至今)THS III

豐田Auris(2010年7月至今)

豐田普銳斯c(2012年3月至今)THS III

豐田雅力士混合動力車(2012年3月至今)THS III

豐田普銳斯V(2012年至今)

雷克薩斯ES 300h(2012年至今)

豐田Avalon混合動力車(2012年末至今)

Toyota Corolla Axio(2013年8月至今)

雷克薩斯300h(2013年至今)

雷克薩斯GS 300h(2013年至今)

豐田RAV4混合動力車(2013年至今)

雷克薩斯NX 300h(2015年至今)

雷克薩斯RC 300h(2015年至今)

豐田C-HR(2016年至今)THS IV

雷克薩斯LC 500h(2018)

斯巴魯Crosstrek Hybrid(2019-)