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談起豐田的混合動力汽車技術(shù)，相信大家都不會陌生。其最新一代技術(shù)采用了最新的雙電機平行軸排布方式，搭載TNGA平臺的混動車型。筆者從2006年開始關(guān)注豐田混動行星排技術(shù)，至今已經(jīng)14年時間，從第一代總成衍生到今天的第四代，可謂每一代都是脫胎換骨。今天在這里詳細介紹一下其工作原理，獻給一直堅持在混動技術(shù)路線的工程師戰(zhàn)友們，獻給一直為學(xué)術(shù)理想奮斗的朋友們。

豐田混合動力汽車采用P610的混合動力系統(tǒng)，話不多說，直接上干貨，結(jié)構(gòu)如下：

系統(tǒng)具有四軸結(jié)構(gòu)，由扭矩限制器，單向離合器，輸入軸，行星齒輪機構(gòu)，電動機，減速裝置和差速裝置組成。其中，行星齒輪機構(gòu)作為功率分流裝置，其確定發(fā)動機動力是供應(yīng)給電機MG1還是用作車輛驅(qū)動力。電機MG2及其減速裝置采用平行軸布局。發(fā)動機的輸出軸通過一個單向離合器和一個扭轉(zhuǎn)減振器與行星齒輪機構(gòu)的行星架相結(jié)合；電機MG1與行星齒輪機構(gòu)的太陽輪相連；電機MG2通過減速齒輪及叢動齒輪與齒圈相連。豐田最為點睛之筆的設(shè)計：增加了一個單向離合器。該構(gòu)型具有如下特點：

• 與前幾代構(gòu)型不同，該構(gòu)型中電機MG1和電機MG2不再處于同一軸上，而是采用了平行軸的布置，這種平行軸布置減小了軸向尺寸和重量，與雙行星排的構(gòu)型相比，電機MG2的減速裝置為一組直齒輪，減少了齒輪嚙合點，進而降低了接合損失，提升了綜合效率；
• 平行軸布置中，電機MG2的減速裝置具有更大的減速比，可以使用轉(zhuǎn)速更高最大扭矩較小的電機。電機MG2的體積可以更小，使得平行軸結(jié)構(gòu)的驅(qū)動橋相比上一代寬度并沒有增加；
• 發(fā)動機和行星架之間通過單向離合器進行連接，單向離合器反向旋轉(zhuǎn)時可以鎖止行星架，實現(xiàn)整車的雙電機驅(qū)動（最牛的設(shè)計），提高了整車在純電動模式的動力性；
• 采用了電動油泵，改進了冷卻、潤滑結(jié)構(gòu)，提升了冷卻和潤滑效果。

配置豐田第四代混合動力系統(tǒng)的車輛擁有四種實際工作模式，分別為電動模式、混動模式、停車充電模式和再生制動模式。（注：倒車模式不做分析）

• 電動模式
  

單電機純電動工況下，MG2作為整車動力源，轉(zhuǎn)矩為正帶動車輛前進，轉(zhuǎn)速為正；發(fā)動機不工作，由于本身阻力較大，轉(zhuǎn)速幾乎為0；MG1不輸出轉(zhuǎn)矩，轉(zhuǎn)速滿足行星排傳動關(guān)系，以負方向隨轉(zhuǎn)。

雙電機驅(qū)動工況下，MG2輸出正向轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動車輛前進，轉(zhuǎn)速為正；MG1轉(zhuǎn)速方向為負，同時轉(zhuǎn)矩方向也為負，根據(jù)行星齒輪傳動關(guān)系，傳遞至齒圈端的轉(zhuǎn)矩方向為正，與MG2共同驅(qū)動車輛；發(fā)動機不工作，受MG1負轉(zhuǎn)矩影響有負向轉(zhuǎn)動趨勢，觸發(fā)單向離合器鎖止，發(fā)動機轉(zhuǎn)速保持為0。相比單電機電動，雙電機電動的總轉(zhuǎn)矩更大，動力性更強，多出現(xiàn)在急加速和爬坡工況。如果控制策略做不好，模式切換時刻會產(chǎn)生很大的沖擊度，但豐田做到了切換平穩(wěn)！

• 混動模式

低速混動行駛，在設(shè)定模式為EVAuto或HV時，車速較低，車輛實際工作模式可能為混動模式，發(fā)動機、MG1和MG2均參與驅(qū)動。發(fā)動機啟動并輸出正向轉(zhuǎn)矩，并傳遞至太陽輪和齒圈；MG1輸出負轉(zhuǎn)矩平衡發(fā)動機傳遞到太陽輪處的轉(zhuǎn)矩，同時由于車速較低，轉(zhuǎn)速為正，為發(fā)電狀態(tài)；MG2輸出正轉(zhuǎn)矩，與發(fā)動機傳遞至齒圈端的轉(zhuǎn)矩耦合，共同驅(qū)動車輛，為電動狀態(tài)。

高速低負荷混動行駛，在設(shè)定模式為EV、EVAuto或HV時，車速較高，車輛實際工作模式可能為混動模式，發(fā)動機、MG1和MG2均參與驅(qū)動。發(fā)動機啟動并輸出正向轉(zhuǎn)矩，并傳遞至太陽輪和齒圈；MG1輸出負轉(zhuǎn)矩平衡發(fā)動機傳遞到太陽輪處的轉(zhuǎn)矩，同時由于車速較高，行星排運行超過機械點，MG1轉(zhuǎn)速變?yōu)樨撓颍β蕿檎?，處于電動狀態(tài)；為維持電池電量，MG2輸出負轉(zhuǎn)矩，為發(fā)電狀態(tài)，與發(fā)動機傳遞至齒圈端的轉(zhuǎn)矩耦合。

• 駐車發(fā)電模式

• 再生制動模式

發(fā)動機停止工作，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩均為0；MG2輸出負轉(zhuǎn)矩，對車輛產(chǎn)生制動作用，同時轉(zhuǎn)速為正，處于發(fā)電狀態(tài)，對動力電池充電；MG1轉(zhuǎn)速為負隨轉(zhuǎn)，不輸出轉(zhuǎn)矩。

豐田汽車公司將混合動力技術(shù)定位為構(gòu)筑新型汽車社會的核心技術(shù)，經(jīng)過數(shù)十年的潛心研究和發(fā)展，幾乎是美妙絕倫，第四代混合動力系統(tǒng)最為核心的裝置就是單向離合器，為第四代系統(tǒng)的高性價比奠定了基礎(chǔ)！同時也為電動車以及燃料電池車等新能源車的發(fā)展積累了大量顧客的反饋和實際應(yīng)用的經(jīng)驗。謀事者必先苦心志，對所認(rèn)定的事情鍥而不舍，后勁十足，是許多行業(yè)人士對豐田的一個深刻印象，其在混合動力領(lǐng)域內(nèi)的堅持不懈正印證了這一點。豐田一直堅持走混合動力路線，這其中的執(zhí)著與堅持，是不是我們科研工作者應(yīng)該學(xué)習(xí)的地方呢？是放棄還是繼續(xù)堅持呢，也許只有市場會給我們答案。