|
|
丰田THS和本田i-MMD你更看好哪一个？
关注者
141
被浏览
219,221
31 个回答
题主问的很简答，我们上来也简短回答一下。这两个技术方案虽然走了不同的路，但是基本都实现了“让发动机永远工作在高效区间”的目的，都是不错的混动方案。如果一定要说优劣势，i-MMD的发动机噪音可能有点大，而且电机成本偏高，但是动力型号；THS系统啥都不错，动力性方面稍有欠缺。
这也挺符合这两个品牌的“人设”——本田的车子本来就不以NVH噪音控制见长，而是动力性不错；丰田的车子则是各方面都比较均衡，动力性一般。
我们制作了一期视频，相信用视频的形式阐述，更为生动一些。
以下为图文回答。
我们在只有有一个回答里聊了本田混动发展史和它的基本结构，集团内我们来进一步和丰田混动系统做个对比。作为混动领域相爱相杀的老对手，跟THS系统相比，本田的i-MMD有什么特点？本田作为以“买发动机送车”著称的公司，又是怎么利用i-MMD系统，把发动机性能发挥到极致的呢？
01 - i-MMD有什么特点？
首先是 能量传递路径短，机械效率高。
下面两张图分别展示了i-MMD系统机械结构图和THS机械结构图。I-MMD系统没有复杂的行星齿轮等传递路径，通过简单对比齿轮副个数，可以看出，i-MMD系统比THS的动力系统能量传递路径要简单得多。能量多一层传递，就多一层损失。
然后是 灵活性高—— 发动机可以并联也可以串联。
我们知道，纯电动、串联、并联是最关键的三种混动工况。i-MMD通过如此简单的结构，就实现了前两种最基础但是又最关键的混动模式，发动机驱动模式下，也可以偶尔实现并联。除了纯电动、串联、发动机驱动这三种常见工作模式外，在实际使用中，还可以实现数十种其他混动模式。我为大家整理了一个最详细表格，有兴趣的同学可以慢慢研究。总之，i-MMD是一种效率非常高的解决方案了。
第三点是 动力性能好。
混动车型在设计之初，工程师最关注的是燃油经济性。I-MMD的动力性良好，我感觉可能是这套系统结构简单导致的副产品。
上期提到，从发动机到车轮，i-MMD是没有换挡机构的，不能像THS那样随意切换速比。其实从驱动电机到车轮，也是不能换挡的。而且我们刚刚也分析过，绝大多数情况下车辆处于串联工况，所有给到车轮的动力，都由驱动电机负责输出。所以这些结构简单造成的原因，导致了一个结果：就是i-MMD系统需要匹配一个很大功率的驱动电机，才能保证车辆动力性，否则在比较高的车速情况下，司机想再要加速动力性会很差。
所以iMMD系统光驱动电机的功率就高达135kW，要知道现在雅阁主销的260TURBO车型，那台功率爆表的发动机，也才140kW。这导致i-MMD系统在动力性方面的口碑，要远胜于丰田的THS系统。
02 - 这两套混动系统为什么能省油？
说到混动系统，最关注的还是油耗。和THS相比，i-MMD系统用简单的结构，也实现了混动系统的精髓—— 不管怎么开，都要始终能让发动机工作在最高效的区间 。但这句话有个前提，就是发动机本身的热效率很关键。毕竟要是发动机不给力，混动系统再好也是白搭。
但是本田作为常被粉丝们称为“买发动机送车”的公司，发动机技术上自然不会让观众失望。和iMMD系统配合的2.0L的阿特金森发动机，热效率达到40%，略微超过丰田THS上那台著名的阿特金森发动机。
关于这个问题，本田公司的工程师，给了我们官方的解释。我们查到了本田在2013年于SAE Int. J. Alt. Power杂志上发表了论文，对i-MMD系统控制方式给出更加学术的解释。这张图里，横坐标是车速，纵坐标可以理解为驾驶员的加速需求。
本田的工程师要做的，就是对不同工况进行合理的分析和划分，让不同工况都有对应最佳的混动模式。这个图比较复杂，总的来说就是—— 你所有开车能用的到的工况区间，工程师都帮你规划分析好，并且规划了所对应的最省油的模式 。如果你还有兴趣进一步研究，请继续往下看进一步的分析——
1、静止起步
低速或中低车速匀速行驶时，系统会选择EV模式，不启动发动机，也就是图中的绿色区域。
2、市区加速工况
在低车速大负荷加速，或是中高车速小负荷加速过程，例如市区加速工况中，系统会选择串联模式。在这个发动机万有特性图里，红色是高效率区间，蓝色是相对低效率区间。我们可以清楚的看到，这根蓝色线完美穿越高效率区域，将发动机的优势彻底发挥。
3、城郊工况正常驾驶
在中高车速的中等负荷，例如一般城郊工况正常驾驶工况时，车辆会选择纯串联模式，就是图中的青色区域。此时发动机工作在高效点发电，通过驱动电机驱动车辆，发动机可以自由的选择转速和扭矩来满足驾驶员的功率需求，发动机工作点在右图中的红点区域。
4空旷道路超车
在中高速大负荷工况，也就是在空旷的道路上超车的时候，系统将会选择串联+放电模式。电池放电辅助驱动，降低发动机扭矩，让发动机工作高效区间。图中的发动机工作点，通过增加电池放电功率，将蓝色低效工作点assist到红色高效点区域。
5、市区柔和驾驶
在中速低负荷工况，也就是在市区柔和驾驶时，系统将会选择串联+充电模式。发电机提高发电负荷，电池充电蓄能，发动机输出功率不跟随驱动功率需求，保持发动机在高效区运行。右图中发动机工作点通过增加电池充电功率，将蓝色低效工作点charge到红色高效点区域。
6、高速续航
在高速低负荷工况，也就是在高速上续航的时候，选择发动机驱动模式。发动机直接驱动车轮，同时也可以驱动电机给电池充电或者参与驱动助力来调整发动机工作点，发动机工作点在高效区域工作。右图中黄色点发动机工作点也会向红色点区域靠近。
概括下来i-MMD系统控制方式核心就是：让发动机始终工作在高效区域，当功率不足时，电机输出能量补充动力；当功率富足时，多余的能量就会存储到电池中，以达到节油的目的。通过小熊油耗软件对在售的混动中型车的油耗行了统计，雅阁混动的车主众测油耗结果为5.31L/100km，虽然与公告参数有些差异，但还是要优于同级别的混动车。
03 - i-MMD VS THS
简单来说，同样是一台发动机两个电机的混动系统，丰田的THS选择了两层行星齿轮的复杂设计，行星齿轮无极调速的原理，确保了发动机在任何工况下，能够始终工作在高效区间。但是这样会导致动力源的动力无法全部向车轮输出，被称为“功率分流 Power Split”流派。
而i-MMD更加简单粗暴，用一个离合器和更大的电机来替代了复杂的行星齿轮组结构，主要让车辆工作在串联模式，通过电机来调节发动机工作负荷，同样也确保了混动系统的精髓——依靠其高效的发动机技术，并通过合理控制，让发动机始终工作在高效区，进一步扩大这一优势。
当然i-MMD系统也有些一些缺点。动力性十分依赖驱动电机的大小，这套系统的驱动电机峰值135kW，发电机110kW。相比丰田最新的THS系统使用的电机只有53和60kW。这样会导致结构上节省下来的成本，都要被用在电机和电机控制器上。
或许成本的因素也导致i-MMD动力系统一直使用在本田的中端车型上，国内已经上市的是雅阁和奥德赛，价格都在20w以上。但国内并非没有更入门的选择——凌派（混动版）今年在国内已上市，该车型也会采用1.5L发动机+iMMD系统，竞品明显就是本田的老对手，丰田家搭载THS系统的卡罗拉和雷凌双擎版。大家可以拭目以待，在15w价格区间，i-MMD系统和THS系统的捉对厮杀。
你一定要问我更看好哪个？那从个人喜好出发，我还是喜欢动力性更强一些的i-MMD系统。
首先允许我跑个题，国内车企的混动技术其实也很不错。分享一篇文章，介绍了比亚迪的DM-i插电混动，以及长城的柠檬DHT。他们现在都已经做到了匹配丰田、本田混动的油耗，有的做的还要更好。
喜欢比亚迪或者本田的朋友们，也不用去争到底比亚迪DM-i和本田i-MMD到底是谁抄谁了，以下这篇文章帮你们做好了这个调研的作业。到头来啊，收专利保护费的还是老美的一家公司PAICE LLC。 截至目前，国际上主流的混动汽车厂商，大都与PAICE达成了专利合约 ，包括Toyota, Ford, Hyundai/Kia, Honda, GM，戴姆勒，三菱，沃尔沃,Volkswagen, Audi, and Porsche等。虽然PAICE列举的典型客户中，没有列举比亚迪。但比亚迪的专利，在技术背景里直接就援引了PAICE的专利，猜测也是与PAICE达成了专利合约。
以上是一点小小的跑题。不过鉴于题主问的主要是丰田THS和本田i-MMD（现在改名为e:HEV了），那么以下是回答的正文。。
====================================
以下是根据我的理解，绘制的丰田和本田的混动系统框图：
（接受不了灵魂画风的请直接到答案末尾看真·拆解图！）
更新：本田第四代混动系统学长城柠檬DHT，发动机直驱变成了两个挡位，根据本田美国官网的美版2023 CR-V新闻稿。
The new system also includes new high- and low-speed lockup ratios for direct engine drive on the highway and in the city.
注意下文仍然是阐述此前的单挡位混动系统。
--------
注意，区别与直接复制网上已有的框图，这里我有意把框图整理为容易理解和对比的形式。
丰田和本田混动系统核心的区别在于，功率是在何处进行分配的。 丰田的功率最终会合在力学意义上的力矩，也就是宣传资料中的行星齿轮组 (类似AT变速箱)，本质上是内燃机为主，电机为辅的混动系统。其对内燃机功率的要求较高，可适当放低对电机功率的要求。 本田的功率最终会合在电学意义上的电流，本质上是电动机为主，内燃机为辅的混动系统，其对电机功率的要求较高，可适当放低对内燃机的要求。
为了格式上便于对比，以下将丰田的行星齿轮组，记为力矩分配器；将本田的电控单元，记为电流分配器。
丰田混动系统的工作模式：
0、充电模式：内燃机做工经过力矩分配器，经过电机MG1给电池充电。
1、纯电形式：电池输出存储的电量，通过电机MG2转换为力矩，通过力矩分配器，驱动车轮。
2、能量回收：车轮经过力矩分配器，驱动电机MG2为电池充电。
3、混动模式A：内燃机做功产生力矩，通过力矩分配器，一部分力矩用于驱动车轮；另一部分力矩用于驱动电机MG1，给电池充电。
4、混动模式B：内燃机做工产生力矩，同时电池输出存储的电量通过电机MG2转换为力矩；在力矩分配器混合后，共同驱动车轮。
5、直驱模式：当高速低负荷工况时，可以仅由内燃机ICE做功，主电机MG2跟随旋转不做功也不发电，配速电机MG1可以完全静止，也可以根据系统需要正转或者反转。对丰田普锐斯来说，直驱的适用范围大约是70km/h到110km/h。
本田混动系统的工作模式：
0、充电模式：内燃机推动电机MG1产生电流，经过电流分配器为电池充电。
1、纯电形式：电池输出电流，经过电流分配器，通过电机MG2转换为力矩，驱动车轮。
2、能量回收：车轮驱动电机MG2产生电流，经过电流分配器为电池充电。
3、混动模式A：内燃机推动发机MG1产生电流，经过电流分配器，一部分电流经过电机MG2用于驱动车轮；另一部分电流给电池充电。
4、混动模式B：内燃机推动电机MG1产生电流，同时电池输出电流，在电流分配器混合后，经过电机MG2共同驱动车轮。
5、直驱模式：当高速低负荷工况时，内燃机经过额外的Clutch，跳过电机MG1和电机MG2，直接耦合驱动车轮，此时内燃机到传动轴 (Counter Shaft) 的齿轮比为0.86:1，相当于6速手动变速箱的6挡。
同时，此时多余的扭矩可以传输给MG1发电到电池，或者不足的扭矩可以由电池经MG2补充。
(参见本田R&D Technical Paper
Development of SPORT HYBRID i-MMD Control System for 2014 Model Year Accord
)
通过总结丰田和本田的几种工作模式，可以注意到：
1、丰田的混动系统在力学意义的力矩混合，具有行星齿轮组，这个借用传统燃油车AT变速箱的结构，习惯传统燃油车的人理解丰田的混动系统变得更为容易。本田的混动系统也有功率分配，只是其功率分配是在电控单元用电学实现的，因此没有机械意义上的"变速箱"，反而是连变速箱都不知道的"小白"，理解上会较为容易。
2、本田通过额外的直驱Clutch，其实比丰田多了一个额外的直驱模式，可以减少高速行驶的工况切换。丰田的行星齿轮组虽然理论上其实也可以支持直驱，但如果执意那样做，其实效率并不如混动，因此丰田并不使用直驱模式。具体解释见下文。
3、丰田的混动系统会合在机械的力矩，对两个电机的要求较小，凯美瑞混动的内燃机功率是131kW，电动机功率是88kW，电机成本较低，但多了行星齿轮组的成本。本田的混动系统会合在电学的电流，除直驱工况外，都是主电动机驱动最终驱动车轮，因此对电机要求较高。雅阁混动的内燃机的功率是107kW，主驱动电动机功率是135kW ，内燃机连接的发电机也有110kW，虽然省掉了行星齿轮组的成本，不过两个电机都要高成本的大功率。为了降低电机的成本，本田研发了无稀土材料的电机，从而节省了稀土的成本。
丰田混动存在直驱模式吗？
是有的。行星齿轮组实现了动力的分流，当然与此同时内燃机、主副电机其实需要满足多个约束条件。在合适的速度范围和功率需求范围内，系统完全可以关闭配速电机MG1，仅由内燃机ICE驱动车轮，此时主电机MG2跟随旋转，不做功也不发电。当然了，行星齿轮组功率分流的特性，确实一定程度上弱化了直驱的概念和需求。丰田引以为豪的更是其混动的运行模式。
如果想要更多了解丰田THS系统中，两个电机和内燃机之间的约束关系，可以参见这个知乎专栏文章 鱼非鱼：混动五讲之三：混动神器——行星齿轮组 。或者这个回答详细探讨了丰田和本田混动系统的直驱模式： 丰田ths混动和本田immd混动在发动机直驱的情况下没有变速箱是怎么调节转速和扭矩的?
为什么不能简单的认为本田混动的内燃机是单纯的增程器？
不能。因为发动机驱动模式只是提供了一条
额外
路径，混动的能量路径仍然是可以走的。已经有很多车友可以证实，即使行驶在高架乃至是高速上，也可以有包括纯电模式在内的所有模式出现。针对评论区会问发动机直连的时候是不是就跟燃油车一样了？答案也是不对的。
前面为了方便与丰田THS对比，简要提到了本田i-MMD混动系统的5个工作模式，其实完整的话一共有11个工作模式。以下是11个工作模式的文本描述、仪表盘显示以及工况图的一一对照。
这套混动系统核心的逻辑是：只要内燃机工作，就尽量让他工作在高效区间 (不会太低也不会太高)，减少转速的波动。如果当前不需要这么大的功率，那内燃机驱动发电机，多余的电就存储到电池里；如果当前需要的功率较大，那电池就会放电补充上去。在这里电池成了类似三峡大坝的作用，根据系统需要汲取或者释放电流。更详细的解释本田i-MMD混动汽车串并联结构，参见本田R&D Technical Paper Development of SPORT HYBRID i-MMD Control System for 2014 Model Year Accord 。
最终实现结果其实大家也看到了，两家的混动技术油耗都很低，甚至相差无几。都是非常先进和优秀的混动技术。
上述回答参考了新出行关于凯美瑞混动和雅阁混动的文章，其对两辆车各种模式工况有详细的图文视频介绍，佐证我的回答。
以及参考了 @绿芯频道 分别在两个回答中对丰田和本田混动系统的详细解读。
如果你看了绿芯频道的视频还是觉得不够硬核，嗯那国内的科普已经不能满足你了，你需要看Youtube了。美国犹他州韦伯州立大学的汽车专业很厉害，有个频道各种拆解不同汽车动力系统进行讲解。
第四代丰田普锐斯的配速电机MG1最大功率是23KW，驱动电机MG2的最大功率是53KW。2018款凯美瑞驱动电机MG2的最大功率为88KW，推测其配速电机MG1的最大功率约为38KW。2018款雅阁驱动电机MG2的最大功率为135KW，发电机MG1的最大功率为106KW (约等于内燃机最大功率)。看完了视频感慨135KW的电机可以这么小，难怪现在纯电动性能车轻松能把百公里加速杀到5秒内，四个轮子配四个电机就可以了。
总体来说：
丰田1997年上市即巅峰的THS系统对电机功率、电池要求相对较低，在那个锂电池不靠谱还得用镍氢电池的时代绝对是最可行的方案，缺点是系统其实还是以内燃机为主导的系统。本田早期IMA混动市场上比较失败，直到2016年前后受益于如今已经大幅改进的电池和电机技术，推出以电机为主导的i-MMD系统，缺点是对电池电机要求对会比较高。
丰田的混动系统在其大概在时速超过60到70公里之后，内燃机必须介入，但其又不支持内燃机直驱，配速电机MG1需要为内燃机配速；另外在任何时候深踩油门，内燃机也必须介入，因为电动机功率不足。【更新】丰田开发的新一代的THS技术，提高了纯电驱动的上限速度。
本田的混动系统纯电驱动的理论车速可以去到将近140km/h，不过实际上在时速70~110公里的时候，内燃机可以直驱车轮，此时内燃机直驱的效率会高于串联混动。
