丰田混动系统为何省油耐用?核心原理揭秘

汽车技术革新历程

汽车行业发展很快,一直在不断改进。现在的车比过去几十年的车更省油、更舒服、动力更强,安全性也更好。为了推动这些进步,汽车公司这些年发明了很多新技术,有些是非常重要的突破。比如福特的流水线生产方式,雪佛兰的小排量V8发动机,还有沃尔沃的三点式安全带、电动启动、催化转化器和巡航控制,都对世界产生了深远影响。

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丰田混动技术贡献

丰田在汽车史上做出了许多重要贡献。从高效的生产方式、对质量的坚持,到不断改进的理念,它一直推动着行业进步。但其中最重要的,是它在混合动力技术上的突破。

目前,丰田在全球已经卖出了大约3100万辆混合动力车,帮助节省了大量燃油。为了推广这项技术,丰田和它的豪华品牌雷克萨斯去年推出了30多款混合动力车型,包括普锐斯、凯美瑞、坦途皮卡和雷克萨斯 LS 等。2025年,还会推出更多新车型。

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丰田混合动力系统类型

丰田最初推出的混合动力系统,简称 THS,是目前最常见的一种。但其实丰田一共开发了四种不同的混合动力系统,每种都是根据不同的车型和需求专门设计的。

除了 THS,还有燃料电池混合动力系统,比如氢燃料车丰田 Mirai。另外还有 Hybrid Max 等其他类型。这些技术各有特点,针对不同使用场景,能提升车辆的效率或性能。

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THS系统优势

普锐斯、凯美瑞等车型因为省油、开起来平稳,很受日常驾驶者欢迎。而塔科马、坦途这些车用的 i-Force Max 混合系统,则在拖拽和越野方面表现更好。

THS 系统不仅让车开得更顺畅,还更省油。它其实是两个系统一起工作:一个是电池和电机组成的电驱部分,另一个是发动机或燃料电池这样的动力来源。把小电池、电机和发动机结合起来,就能让车子跑得更有力、更高效。

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THS核心:行星齿轮组

THS 的关键不是发动机、电动机或电池,而是一个特殊的行星齿轮组。它让这些部件协调工作,像一台高效的机器。这个齿轮组能灵活地让发动机、电动机单独或一起驱动车子,就像传统自动变速箱一样,但更聪明、更高效。

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行星齿轮组工作原理

行星齿轮组之所以叫这个名字,是因为它的三个部件都围绕同一个中心轴转动,就像太阳系中的行星一样。中间的齿轮叫太阳轮,周围的叫行星轮,外面还有一个带齿的环,叫齿圈,它们都围绕太阳轮转。

在前轮驱动的混合动力车中,THS 基本版除了发动机、行星齿轮组和电池外,还有两个电动发电机。而一些四驱的混动车型会多一个电动发电机,用来驱动后轮。

其中,MG1 负责启动发动机,还能在刹车时回收能量。MG2 则负责驱动车辆,并且也能回收能量。这两个电机加上行星齿轮组,起到了自动变速箱的作用,其实是一种电子控制的无级变速器(eCVT)。它能让发动机的转速根据车速和电机转速灵活调整,这就是它的巧妙之处。

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行星齿轮的双自由度优势

作为汽车爱好者,我觉得这段话可以这样更简单、直接地表达:

行星齿轮组的一个好处是,它既能用在丰田的混动系统里,也能用在传统自动变速箱中,因为它有两个“自由度”。而单个齿轮组通常只有一个自由度。

这两个自由度的意思是:发动机的转速不仅和车速有关,还和电动机的转速有关。听起来有点复杂,但从机械结构来说其实不难理解。

具体来说,内燃机连接到行星齿轮的“行星架”上,MG1 电机驱动太阳轮,行星齿轮则围绕太阳轮转动。虽然这个齿轮比是固定的,但通过调节 MG1 的转速,就能控制发动机的转速。这跟无级变速器(CVT)的功能很像,都是能平顺地调整速度。

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THS混动系统工作原理

我是一个汽车爱好者,用简单、实在的话来解释一下这段内容:

在最近几代的THS系统中,MG2通过减速齿轮带动一个叫行星齿轮组的部件。这个部件外边有个齿圈,MG2直接和它连接。最后,动力通过差速器传到车轮上。因为MG2和车轮是直接连着的,所以只要车子动起来,MG2也会转。

THS系统里的两个电动机(MG1和MG2)都可以当电机用,还能给高压电池充电。MG1主要负责启动发动机,发动机工作时它也能给电池充电。

还有一个有意思的地方是,THS系统没有传统的倒车齿轮。而是让电动机反向运转,从而让车子往后走。

丰田根据不同车型,开发了多种混合动力系统,所以每种系统的具体实现方式可能不太一样,有时候差别还挺大的。

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THS混合动力系统分类

THS 混合动力系统有多种版本,结构也有所不同。有些车型使用多个齿轮组,有些则只用一个。核心的 THS 系统采用一个行星齿轮组,相当于一个电子无级变速器(eCVT),这是它的主要特点。不过,不同车型会根据需要进行调整。

比如雷克萨斯 LC 500h 就不是用行星齿轮组,而是搭配了一个四速自动变速箱,属于 THS 的另一种变体。

对于像坦帕卡(Tacoma)、坦途(Tundra)、4Runner 和塞夸利亚(Sequoia 这样的大型车,丰田用了 i-Force Max 系统。这个系统是并联式的,不是串并联混合动力。它在发动机和传统自动变速箱之间装了一个电机,这个小电机可以当启动器用,帮助加速,还能回收能量,甚至在换挡时提供一点额外扭矩,让行驶更平顺。

i-Force Max 的设计主要是为了提升卡车的性能,适合拖车或越野使用。

THS技术迭代更新

THS 技术已经更新到第五代,最新一代的动力系统首次用在2025款凯美瑞上。这套系统表现不错,动力足、油耗低,整体做工也细腻。丰田说,第六代 THS 会用在2026款改款的RAV4插电混动车上。

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混合动力技术演进

每一代产品都在不断改进,效率、耐用性和可靠性越来越高,同时成本更低、体积更小、重量更轻。这些改进让车子更好用,也更环保,比如减少对稀土等材料的依赖。

丰田的混合动力系统基础扎实,有近30年的生产经验,非常可靠。虽然车型不同,但所有系统都致力于提高燃油效率,有些还能提升动力表现。

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