一、混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)（Series-Parallel Combined HEV）
1）系統(tǒng)構(gòu)成（system composition）
豐田THS系統(tǒng)是典型的混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)。THS是“Toyota Hybrid System”的縮寫(xiě)，最早被用于97年10月發(fā)布的第一代普銳斯（Puris）上。下面我們就以THS-II系統(tǒng)對(duì)混聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)進(jìn)行解釋。
THS-II系統(tǒng)主要部件有汽油發(fā)動(dòng)機(jī)、永磁交流同步電機(jī)、發(fā)電機(jī)、高性能金屬氫化物電池盒以及功率控制單元。汽車(chē)仿真教學(xué)軟件
2）部件解析（Component description）
采用THS-II系統(tǒng)的第三代普銳斯使用的發(fā)動(dòng)機(jī)是1.8L的5ZR-FXE發(fā)動(dòng)機(jī)，而2012款凱美瑞尊瑞采用的是2.5L的4AR-FXE發(fā)動(dòng)機(jī)。上面提到的這兩款發(fā)動(dòng)機(jī)均采用了能效相對(duì)較高的阿特金森循環(huán)。新能源汽車(chē)教學(xué)設(shè)備。
THS-II系統(tǒng)的關(guān)鍵也是最為復(fù)雜的部件就是由兩臺(tái)永磁同步電機(jī)及行星齒輪組成的動(dòng)力分配系統(tǒng)。
THS-II系統(tǒng)中帶有兩臺(tái)電動(dòng)機(jī)——MG1和MG2。MG1主要用于發(fā)電，必要時(shí)可推動(dòng)汽車(chē)。MG2主要用于推動(dòng)汽車(chē)。而MG1、MG2以及發(fā)動(dòng)機(jī)輸出軸被連接到一套行星齒輪機(jī)構(gòu)的太陽(yáng)輪、齒圈和行星架上。
3）工作邏輯（Work logic）
下面我們來(lái)看看THS-II的核心部件——?jiǎng)恿Ψ峙湎到y(tǒng)的工作原理。在下面解析中，發(fā)電機(jī)MG1我們簡(jiǎn)稱(chēng)為MG1，電動(dòng)機(jī)MG2我們簡(jiǎn)稱(chēng)為MG2。
發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)，電流流進(jìn)MG2通過(guò)電磁力固定行星齒輪的齒圈，MG1作為啟動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)太陽(yáng)輪，太陽(yáng)輪帶動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，與行星架連接的發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)。汽車(chē)運(yùn)用維修設(shè)備
怠速時(shí)，電流流進(jìn)MG2固定行星齒輪的齒圈，發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)行星架轉(zhuǎn)動(dòng)，行星架帶動(dòng)太陽(yáng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)，與太陽(yáng)輪連接的MG1發(fā)電給電池充電。
車(chē)輛起步時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，行星架被固定。MG2驅(qū)動(dòng)行星齒輪齒圈，推動(dòng)車(chē)輛前進(jìn)。此時(shí)，MG1處于空轉(zhuǎn)狀態(tài)。
車(chē)輛起步時(shí)，如需要更多動(dòng)力（駕駛員深踩油門(mén)或檢測(cè)到負(fù)載過(guò)大），MG1轉(zhuǎn)動(dòng)啟動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。
車(chē)輛起步時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)MG1發(fā)電并供給推動(dòng)MG2運(yùn)轉(zhuǎn)的電能。
在輕負(fù)荷下加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)MG1發(fā)電并供給推動(dòng)MG2運(yùn)轉(zhuǎn)的電能，MG2提供附加的驅(qū)動(dòng)力用以補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。
在重負(fù)載下加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)MG1發(fā)電并供給推動(dòng)MG2運(yùn)轉(zhuǎn)的電能。MG2提供附加的驅(qū)動(dòng)力用以補(bǔ)充發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力。電池會(huì)根據(jù)加速程度給MG2提供電流。
降擋（D擋）時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)停轉(zhuǎn)，MG1空轉(zhuǎn)，MG2被車(chē)輪驅(qū)動(dòng)發(fā)電給電池充電。
減速（B擋）時(shí)，MG2產(chǎn)生的電能供給MG1，MG1驅(qū)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)斷油空轉(zhuǎn)。MG1輸出的動(dòng)力成為發(fā)動(dòng)機(jī)制動(dòng)力。
倒車(chē)時(shí)，只使用MG2作為倒車(chē)動(dòng)力。
二、并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)（Parallel hybrid power system）
1）系統(tǒng)構(gòu)成（system composition）
本田IMA(Integrated Motor Assist)系統(tǒng)是非常典型的并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)。下面，我們就以IMA系統(tǒng)為例來(lái)說(shuō)明一下并聯(lián)式混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)。
IMA系統(tǒng)由4個(gè)主要部件構(gòu)成，其中包括：發(fā)動(dòng)機(jī)、電機(jī)、CVT變速箱以及IPU智能動(dòng)力單元組成。電動(dòng)機(jī)取代了傳統(tǒng)的飛輪用于保持曲軸的運(yùn)轉(zhuǎn)慣性。整套系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)非常緊湊，和傳統(tǒng)汽車(chē)相比僅是IPU模塊占用了額外的空間。
2）部件解析（Component description）
IMA系統(tǒng)中的發(fā)動(dòng)機(jī)和傳統(tǒng)車(chē)型中的發(fā)動(dòng)機(jī)并沒(méi)有太大區(qū)別，只是在調(diào)校上更偏向于節(jié)省燃料。
IMA系統(tǒng)的電機(jī)安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)與變速箱之間，由于電機(jī)較薄且結(jié)構(gòu)緊湊，俗稱(chēng)“薄片電機(jī)”。國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售的CR-Z上采用的薄片電機(jī)最大功率10kW，最大扭矩78Nm。顯然，這樣的電機(jī)只能起到輔助的作用。而由于IMA系統(tǒng)能夠在特定情況下（如低速巡航）單獨(dú)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)，而被劃分到中型混合動(dòng)力汽車(chē)行列。
IMA系統(tǒng)的變速箱采用的是普通CVT變速箱。在國(guó)內(nèi)銷(xiāo)售的CR-Z上采用的變速箱是模擬7速CVT變速箱，以獲得平順的換擋體驗(yàn)及較高的換擋效率。
IMA系統(tǒng)的IPU智能動(dòng)力單元是由PCU動(dòng)力控制單元和電池組成。其中PCU又包括BCM電池監(jiān)控模塊、MCM電機(jī)控制模塊以及MDM電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊組成。
3）工作邏輯（Work logic）
IMA系統(tǒng)的工作邏輯包括起步加速、急加速、低速巡航、輕加速和高速巡航、減速以及停車(chē)。
起步加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)以低速配氣正時(shí)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，同時(shí)電機(jī)提供輔助動(dòng)力，以實(shí)現(xiàn)快速加速性能，同時(shí)達(dá)到節(jié)油的目的。
急加速時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)以高速配氣正時(shí)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)電池給電機(jī)供電，電機(jī)與發(fā)動(dòng)機(jī)共同驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，提高整車(chē)的加速性能。
低速巡航時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的四個(gè)氣缸的進(jìn)排氣閥全部關(guān)閉，發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作，車(chē)輛以純電動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。
輕加速和高速巡航時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)以低速配氣正時(shí)狀態(tài)運(yùn)轉(zhuǎn)，此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率較高，單獨(dú)驅(qū)動(dòng)車(chē)輛，電動(dòng)機(jī)不工作。
減速或制動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉，電機(jī)此時(shí)以發(fā)電機(jī)方式工作，將機(jī)械能最大限度地轉(zhuǎn)化為電能，儲(chǔ)存到電池包中。車(chē)輛制動(dòng)時(shí)，制動(dòng)踏板傳感器給IPU一個(gè)信號(hào)，計(jì)算機(jī)控制制動(dòng)系統(tǒng)，使機(jī)械制動(dòng)和電機(jī)能量回饋之間制動(dòng)力協(xié)調(diào)，以得到最大程度的能量。
車(chē)輛停止時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)關(guān)閉，減少燃料損失和排放。當(dāng)制動(dòng)踏板松開(kāi)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)。
三、二者比較（Comparison between the two）
1、混合程度（Mixing degree）
如果在豐田THS混合動(dòng)力系統(tǒng)里面，油和電的動(dòng)力分成是6:4的話，那么在本田IMA系統(tǒng)里面這一比例就是8:2，這也是為什么前者被稱(chēng)為“強(qiáng)混”而后者則被稱(chēng)為“輕混”或者“弱混”的原因。
豐田期望達(dá)到的效果是，汽油動(dòng)力和電力各自都能夠獨(dú)當(dāng)一面，可以單獨(dú)依靠電動(dòng)機(jī)起步或者低速巡航。而本田的理念是，電力僅僅作為輔助汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的角色出現(xiàn)，必要的時(shí)候出來(lái)幫一把，達(dá)至整體動(dòng)力水平不變的前提下可以使用排量更小的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，同時(shí)借助能量回收和自動(dòng)啟停等手段來(lái)提高燃油的利用率。
一個(gè)很強(qiáng)烈的對(duì)比，豐田第三代普銳斯Hybrid的電動(dòng)機(jī)能夠輸出60kW最大功率和207Nm最大扭矩，足夠讓車(chē)輛起步和低速運(yùn)行了。而本田旗下多款Hybrid車(chē)型都使用的MF6電動(dòng)機(jī)，只能給出10kW和78Nm，明顯不足夠支持車(chē)輛起步。
雖然相比起來(lái)本田IMA“混”得不夠徹底，但它的顯著優(yōu)勢(shì)在于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占用空間小、重量輕、成本低，而且更容易普及到現(xiàn)有汽油車(chē)型上面。在美國(guó)市場(chǎng)，普銳斯Hybrid的價(jià)格區(qū)間是24,000-29,805美元，而本田Insight則是18,500-23,690美元。
2、結(jié)構(gòu)區(qū)別（Structural distinction）
IMA混合動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)有多簡(jiǎn)單？恐怕就算是普通汽油飛度的車(chē)主都未必能夠一眼看出FIT Hybrid的發(fā)動(dòng)機(jī)艙有何異樣。超薄設(shè)計(jì)的電動(dòng)機(jī)安放在汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和變速箱之間，既輸出動(dòng)力又同時(shí)擔(dān)當(dāng)發(fā)電機(jī)的角色，厚度大概就跟一個(gè)電視遙控器參不多，然后通過(guò)橙色的高壓線路跟車(chē)尾箱的電池與動(dòng)力控制單元（IPU）連接起來(lái)。IPU的體積很緊湊，只占據(jù)了原本尾箱放置備胎的位置而已。
沒(méi)錯(cuò)，就僅此而已，但如果要實(shí)現(xiàn)豐田的“強(qiáng)混”效果，則需要一個(gè)專(zhuān)門(mén)的發(fā)電機(jī)、一個(gè)動(dòng)力輸出很不錯(cuò)的電動(dòng)機(jī)、一個(gè)動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)（這個(gè)很關(guān)鍵），以及蓄電池和控制單元。這里說(shuō)的動(dòng)力分割機(jī)構(gòu)不是變速箱，而是類(lèi)似于四驅(qū)車(chē)分動(dòng)箱的東西，可以把一部分引擎的動(dòng)力分配給發(fā)電機(jī)發(fā)電去了。
于是本田IMA系統(tǒng)的工作方式也相對(duì)“簡(jiǎn)單”一些，首先需要你像普通汽油車(chē)那樣扭動(dòng)鑰匙點(diǎn)著引擎，然后掛到D擋，變速箱的界面和操作方式跟普通汽油車(chē)一模一樣，值得一提的是，本田IMA混合動(dòng)力系統(tǒng)還可以搭配手動(dòng)變速箱。
怠速狀態(tài)汽油發(fā)動(dòng)機(jī)一直運(yùn)轉(zhuǎn)著，踩下油門(mén)起步，電動(dòng)機(jī)也一并運(yùn)轉(zhuǎn)，與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)一起出力驅(qū)動(dòng)車(chē)輛。到了大約40km/h左右，如果車(chē)子處于巡航狀態(tài)的話，F(xiàn)IT Hybrid會(huì)由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng)，發(fā)動(dòng)機(jī)不再燃燒汽油而是關(guān)閉氣門(mén)保持空轉(zhuǎn)。不過(guò)CR-Z這時(shí)候仍然會(huì)單獨(dú)由汽油發(fā)動(dòng)機(jī)供給動(dòng)力。
正常情況下本田IMA系統(tǒng)只有在減速的時(shí)候通過(guò)回收能量給電池充電，但豐田THS系統(tǒng)既可以在減速時(shí)回收能量充電，也能在車(chē)輛加速時(shí)利用汽油發(fā)動(dòng)機(jī)富余的動(dòng)力帶動(dòng)獨(dú)立發(fā)電機(jī)給電池充電。