当我第一次见到丰田混合动力结构图的时候，简直是一头雾水。虽然能看懂每一个部件，也知道其作用和运作方式，但全部连起来之后，我就完全看不懂丰田在干嘛。直到有一天，我找到一个小模拟程序，折腾许久之后，我幡然醒悟，串通了其中的奥秘，从此便对丰田THS（Toyota Hybrid System）混动系统佩服得五体投地。今天这篇变速箱系列文章，我们就来讲讲丰田的THS混动系统。
在所有的不插电混动系统中，说丰田“一家独大”一点也不为过。无论是在中国、日本还是其他国家，丰田混动汽车都拥有较高的市场占有率。而在动力输出以及节油经济方面，丰田也算是做到了两头兼顾，真是“马儿又能跑，马儿还少吃草。” 不少开过丰田混动车型的人，都对其赞不绝口。之前我们Y车评测试过雷凌双擎，其整车表现也给我们留下了深刻的印象。
1997年，丰田正式发布了第一代THS-I混合动力系统，至今已有将近20年历史。与这套混动系统一起面世的，还有一款丰田全新车型——普锐斯。可以说，大面包一般的普锐斯身负着推广混动系统的重任。丰田倒也看得很明白，身形怪异的普锐斯，负责吸引大家目光就足够了，车卖得好不好无所谓，让大家能来关注混动系统，最后买一台混动版的正常车型也行。而在2015年底，丰田正式发布了*四代第**混合动力系统THS-IV，依然由最新款普锐斯率先使用。
如果要我用最简单的语言来描述THS混动的优点，那就是“结构简单，控制灵活”。而丰田THS混合动力的法宝，其一是硬件核心——“行星齿轮结构的动力混合器（Power Split Device）”，另一个就是优秀的混动控制逻辑。
先科普一下行星齿轮的运转特性，一句话简单说，即“知二推三“。一般行星齿轮，共分为内中外三层齿轮，分别是太阳轮，行星架以及行星轮。三层齿轮相互啮合，均不能独立转动。如果控制了任意两层齿轮转动，就自然能算出最后一个齿轮的转动情况，也即是“知二推三”。
三圈齿轮，对应三个动力源，分别是两台电动机和一台内燃机。其中一台主电动机连接外齿圈，同时也连接车轮，既可以正转也可以反转（倒车）。内燃机连接中间行星架，只可以正转。另一台电动机连接内圈太阳轮，主要起到辅助平衡转速的作用，正反转均可，并且转速区间更广。三个动力源，通过一个齿轮比合理的行星齿轮连接在一起，就组成了丰田混合动力的基本结构。
丰田这套混合动力系统结构非常简单，只有一套行星齿轮作为动力混合器。但另一方面，由于行星齿轮本身旋转非常灵活，这就需要一套电控单元非常精妙的控制逻辑。因为普通的THS混动系统，都是不插电混动，所有能量都来自于发动机本身，所以如何提高发动机效率就成了调整混动逻辑的关键。
通常用BSFC（燃油消耗率）等高线图来描述发动机的工作效率，其横轴表示发动机转速，纵轴表示发动机负载（输出扭矩）。等高线上数字越小，表示发动机输出相同功时，消耗燃料越小，也即是效率越高。从图上可以看出，发动机效率最高时，出现在中等偏低转速，高负载时。如果能让发动机尽量维持在这个工况区间，自然就能达到省油的目的。
再回头来说丰田的混动逻辑。车辆缓慢起步的时候，内燃机先不运转，两台电动机一个正转一个反转，共同出力带动车辆起步。再一定转速区间内，车辆都可以保持纯电动行驶，之前测试雷凌双擎为大约40km/h之内。而继续深踩油门踏板，电动机动力不足时，发动机就会启动帮忙出力，一起加速。绝大多数情况下，发动机都会维持在较为经济的工况下，如果动力有富余，可以让太阳轮上的辅助电机发电储能。电池再混动系统中充当一个中间缓冲作用，车辆对动力需求较小时，电池将多余能量临时储存起来，在车辆起步或者急加速情况下使用，尽量将发动机维持在经济工况，或者停机状态。踩下刹车踏板之后，两个电动机都会变成发电机，来回收部分制动能量，储存在电池里面。丰田就通过不断调节内燃机和电动机的运转状况，灵活控制能量流动，最终实现了省油的目的。
结构简单，调节灵活，这是丰田THS混合动力系统的最大优点。虽然逻辑较为复杂，但好在丰田成功攻克难题，最终拿出了一套令人满意的混动系统。不过话说回来，丰田这套THS有一个较为致命的弱点，即内部能量损耗较大，所以也注定无法成为最省油的混动系统。
刚才说过了，车轮、主电机和行星齿轮外圈是连接在一起，三者同步旋转。换一句话说，车辆在行驶时，主电机一定在运转。先由内燃机带动发电机发电，电能临时储存在蓄电池当中，再用电带动主电机运转，这其中多多少少都有能量损耗。而丰田的老对手，本田就想出来办法规避这一部分能量损失，下一期，我们就来讲讲本田的混动技术。