毫无用处的汽车知识 篇三十九：几种特立独行的混动架构

丰田普锐斯可以说是目前量产成熟混动车的鼻祖没错了，不过按照现在的混动分类原则来说，丰田系的混动其实并非p0~p4，而是单独的一套Ps系统。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-hs4vKkT1kSdy-5h.jpg[/img]


这也就是所谓的动力分流器系统。这一系统是基于行星轮原理设计的，行星轮系统中的三个部件齿圈(R)，太阳轴(S)，行星架(C)其实可以看作一套杠杆系统的两端和一个支点。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-8ahbXpZ6xT1kS8s-7k.gif[/img]


通过对两个输入系统的能量大小和方向进行调整，一个单电机行星轮系统就可以覆盖几乎所有的混动工况动力分配模式，

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-9ia6KhT1kSem-cj.jpg[/img]


例如这个简单的单电机系统，就可以提供覆盖从启动，低速纯电，低速急加速，高速急加速，纯发动机续航，电机辅助发动机巡航，再生制动等等多达10种工况模式。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-gaoK9ToS6s-5o.jpg[/img]


在此基础上在输出轴处丰田增加了第二电机(其实可以理解为P3),从而组成了令美国人绞尽脑汁也搞不明白为啥这玩意这么省油的普锐斯。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-5knnZbT3cSsg-j0.jpg[/img]


这是初代普锐斯的powertrain剖视图，注意这时的mg2和齿圈还使用链条连接输出驱动轴
[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-93i2KgT1kSg1-dp.gif[/img]



链条驱动也是鉴别丰田混动代数的一个特征

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-1r8tK1lT3cSsg-qf.jpg[/img]


大概是这么个原理





[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-vrlKmT1kSb9-6s.jpg[/img]


如果在后面多加一组行星排，第二组行星排的行星架永久固定，就可以提供一定速比。这可以说是ths1.5，这一代hsd可以在后轴增加一个p4电机从而实现电四驱。


[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-e4toKhT1kSaz-7f.jpg[/img]


而如果把第二级行星做成一个拉维那结构，就算ths 1.99吧，这个只用在gs450h和ls600h上，算是ths1代的终极进化版，第二级行星提供了2档减速比。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-2mpcK2qT3cSsg-lc.jpg[/img]


这是一个纵置结构，可以说是ths1代时的巅峰产物了

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-7uyqK2jT3cSkz-lv.jpg[/img]


另外ths1代还可以和cvt结合在一起，比如艾尔法上的ths-c系统，而把链条改为齿轮传动，就是第三代普锐斯上的ths了。
[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-6ie6K23T3cSsg-b2.jpg[/img]



到了第四代普锐斯，配备了单向离合器的这套系统才是真正称之为THS2代的，因为丰田系的混动产品实在太多，而且早期命名混乱，比如有按照有无cvt，有无离合器分ths，ths-c等，也有按普锐斯的代数而划分的hsd1，2，3，4代等，也有搞不清楚到底归哪一代，就直接把驱动桥型号比如p410，p610，l110f等写出来的。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-fuiwZfT3cSy7-ym.jpg[/img]


为了防止各种迷惑行为，我也做了个简单的表格，有可能有错的地方，仅供参考

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-fqkxK1uT3cSnz-fd.jpg[/img]


这其中纵置平台因为应用很少，而且和普锐斯平台没什么关系，我就空着了。
[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-cku6ZbT3cSsg-fv.jpg[/img]



单纯按ths这个概念来分，所有4代普锐斯以前的以及各种魔改类型都可以叫做ths1代，4代普锐斯以后统称为ths2代，而ths2代又分为多种魔改类型和动力组合，当然，国内用户是见不到2.5以上的混动类型了。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-1y2tK1rT3cSsg-bi.jpg[/img]


所谓树大招风，在Ps架构上丰田可谓占尽优势，以至于其他厂家基本不再碰这个专利雷区了，ps架构的诸多专利，丰田也作为交易的筹码，比如和福特合作，和马自达合作等，进行了诸多专利合作，也和一些在ps架构上有那么点点不一样的专利持有者进行了合解(PY交易)

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-d6kxK2pT3cSp0-ie.jpg[/img]


那么问题来了，行星结构的动力分配器，真的不能做了么？并不是，单纯就1行星排2电机的结构来说，就可以排列组合出12种结合模式(当然其中有一些不合理的模式),雪佛兰的volt系统就选择了一种和丰田不一样的模式进行开发。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-1lu5K1wT3cSsg-qi.jpg[/img]


2007年，在被各种供应商的混动系统坑(比如铁姆肯的系统)之后，通用拿出了自己的基于Ps架构的混动系统voltec。这套系统与ths最大的不同在于，使用了多达3个离合器。


[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-7khuK1oT3cSk0-f0.jpg[/img]

这样做的好处显而易见，即通过断开主电机和齿圈之间的离合器，主电机即可当作发电机使用，靠副电机单独驱动车轮，实现串联式增程驱动。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-c12bK2sT3cSk3-f3.jpg[/img]


来到第二代voltec里，通用增加了一组行星排，并采用了与ths不同的连接方式，如果从文字角度来抠的话，ths相当于输入动力分流，而voltec属于输出动力分流。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-fspKuT3cSsg-cf.jpg[/img]


输出动力分流的好处即在于性能方面更好一些，在很大的工况区间内发动机和两个电机都是同向运转，在改变工作模式时的转速变化会小很多。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-4webK2fT3cSm8-ik.jpg[/img]


不过相比ths，voltec系统中发动机作为增程器的工况更多一些，而且离合器多，电池需求也大，成本也比ths大了很多，这也是为什么voltec系统的车这么少的原因。
[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-fxlyK1aT3cSm8-bw.jpg[/img]



在第二级后面再增加一级行星，得到的就是voltec目前的终极形态，凯迪拉克ct6混动上使用的这套powertrain了，可能是增程式(虽然也能并联驱动，不过增程工况更多)在国内并不很吃香的缘故，这套很有新意的系统得不到广泛应用实在令人扼腕叹息(其实就是卖的太贵了)
[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-gwebZbT3cSr8-kf.jpg[/img]



为了对抗丰田的混动系统，97年时本田发布了ima混动系统。之前我们介绍过，这是一个基于p1的中混系统。
[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-ambuKzT3cSjg-bi.jpg[/img]



因为节油效果不理想，ima只能作为对抗ths的权宜之计，经过近10年的发展后逐渐淡出本田系的混动系统。


[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-f4wwKoT1kSdm-6o.jpg[/img]

随后honda又在小型车上推出了i-dcd混动，这是一个基于双离合变速箱奇数轴的p2.5混动系统，不过目前随着i-mmd的小型化，逐渐也淡出市场了。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-qr5ZlT3cSrs-d6.jpg[/img]


驱动模式的变化，跟常规双离合p2.5一样，没什么可多说的。
[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-12ywZkT3cSpd-gp.jpg[/img]



另外本田还有一套sport hybrid sh-awd混动系统，这套其实是3.5发动机，配合舍弗勒提供的湿式离合器和4电机换挡机构版本的i-dcd，并将1档齿轮变为了行星排。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-gwxhZgT3cSqf-pb.jpg[/img]


另外sport hybrid sh-awd(注意！！！！！，这个和普通的sh-awd是两个系统)，还将后差速器(对nsx来说是前差速器)换为了一个双电机的p4混合动力。不过因为这套系统太贵了，目前只有rlx，mdx和nsx的顶配才有。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-9gj4K12T3cSiu-hd.jpg[/img]


那么本田卖的最好的系统是啥呢?那就是i-mmd了，2013年，为了绕开行星轮系统而提供动力分配方式，本田在雅阁上首次搭载了i-mmd，这是一个很巧妙的只使用了一个离合器就可以实现在串联，并联之间切换的混联系统。
[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-fmf4K2nT3cSo0-di.jpg[/img]



正是这个离合器，实现了串联，并联之间的切换

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-6y0fK2fT3cSsg-kg.jpg[/img]


同样，传统变速箱在这个配置中就无处容身了，节省了重量，节省了成本，同样传动的损失降低也带来了油耗的收益。而i-mmd的特立独行也就体现在此了，按照px的分法，这混动构型没法分阿，没有变速箱，可怎么看是p1+p2还是p1+p3？

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-ft6wK10T3cSo0-di.jpg[/img]


同样，传统变速箱在这个配置中就无处容身了，节省了重量，节省了成本，同样传动的损失降低也带来了油耗的收益。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-lazlK17T3cSsg-7t.jpg[/img]


成绩好到即使第一代混动雅阁上的初代i-mmd，也可以拥有吊打同级别的油耗水平，同时性能方面也得到很好的满足。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-4ypoK2qT3cSsg-er.jpg[/img]


与丰田不同，i-mmd到现在出了3代，电机和传动这边结构上没什么变化，变化的主要是发动机，不愧是买发动机送车的车企。现在这一代雅阁，皓影，crv等搭载的阿特金森机，在没用直喷的情况下达到了13.5:1的压缩比和40.6%的热效率，着实非常恐怖，要知道在热效率领域非常突出的丰田才做到混动机41%的热效率，而用了sphcci的马自达才做到44%。

[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-harxK9ToS7q-51.jpg[/img]


然而能设计出这么好的动力系统，却不知道哪该用好钢，在此我强烈建议皓影把动力系统做成后置后驱，不然怎么能保护好这非常厉害的I-mmd呢(手动狗头)



[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-1ctnZiT3cSpr-qz.jpg[/img]


最后我们来看一下上汽的的EDU，这套混动系统最初用在550上，看起来是不是和i-mmd有点像？不过因为缺乏高效能阿特金森机的缘故，上汽在两级电机之间加了一个2档变速机构，扩大发动机的工作范围。


[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-bt1rK2aT3cSsg-ct.jpg[/img]

而mg6等后续车型改用了edu2代，这一代改为了单电机，采用了一个看起来很类似大众或者i-dcd的p2.5结构，不过与在双离合变速器上魔改不同，这代edu其实相当于在一台6速amt旁边加挂了一台4速amt，同时这两台amt的输出轴上的齿轮是复用的。所以按照理论来说如果两个amt互相独立工作，会有24个组合档位，但是在复用齿轮的情况下实际上只能组合12个档位，上汽舍弃了2个不合理的超速档，所以宣传中是10个档位。


[img]https://img.nga.178.com/attachments/mon_202007/10/-7da9Q5-24xwK29T3cSkl-gh.jpg[/img]

于是在这套系统上修改一下，将档位分别编为5档和两档并且完全独立，在各自的输出轴后耦合，就成了大通的iHDU，这次是真的物理意义上10个档了。至于为什么用这么多档位，还不是发动机的锅么？