吉利和科力远合作的 CHS 混动系统能够比肩丰田吗？

本文作者张星宇，由其授权 GeekCar 发布。原文来源于作者对于知乎问题「 科力远研发的 chs 混合动力系统真的有丰田混动系统那么厉害吗？」 的回答。欢迎关注作者知乎账号及知乎专栏「 瓦罐车谈」。 科力远 CHS 系统实际是来自于吉利的技术，其首席技术官张彤也是来自吉利。仔细研究公布的这套用于混动系统的动力分流装置，核心是一个拉威娜式的双排行星齿轮组，这样的结构在自动变速箱中运用十分广泛，丰田经典的 4AT 上就在使用，说起来并不是什么新鲜事物，关键是吉利通过运用双排行星齿轮组，巧妙地规避了丰田的专利限制，同时也让该系统向自身的技术水平倾斜，取长补短，实现非常接近丰田 THS 系统的性能。 先放个丰田 THS-II 系统示意图： 大家应该都比较熟悉了，利用行星齿轮组的差速特性，把发动机、主电机和发电机三个转速进行耦合，由齿圈进行输出。上图是二代普锐斯的系统，三代系统为了进一步改善电机的输出特性，给主电机和齿圈之间加了一个行星齿轮组，如下图：   就是左边的那个齿轮组，注意，由于这个行星齿轮组的行星架是固定在壳体上的，这只能算是一套减速齿轮，所以并不是说 THS 变成了双排行星轮结构，同时，将齿圈与主减之间的带传动改成了齿轮传动。 由于有丰田 THS 专利限制，单排行星轮的方案行不通，大家只能想双排行星轮的办法，在检索吉利专利的时候顺手看了一下其他如长安、长城这样厂商的专利，感觉大多是把传统自动变速箱内核挖出来然后把几个轴做组合，把原来的锁止离合器之类的全都保留下来了，系统比较复杂。 当然，吉利也有这样的，下图是吉利的另一个专利： 吉利的诉求比较明确： 1. 要把两个电机放到同侧，避免像丰田 THS 系统那样发电机（上图中 MG1）靠近发动机而影响工作温度，因此采用双排共用行星架的设计； 2. 降低对主电机的转速和转矩要求，因此通过齿比设计实现较为宽范围的传动比； 3. 尽可能提高系统传动效率，因此加入了许多锁止离合器，比如可以将发动机转速和发电机转速直接相连。 可以看到，这样的系统，主要体现了吉利对自己电机制造、控制以及热管理方面的技术水平较弱的而做出针对性设计。 然而这样的系统离合器太多，控制较为复杂，同时发电机调速也比较局限。因此，吉利才选择了目前看到的 CHS 系统作为最终的解决方案。（实际上 CHS 系统的专利申请要早于上面的这套系统，可以看出吉利也是通过大量的选型比较之后才确定下来的，而且，貌似也只有这套系统的专利发明人中有李书福，可以说是吉利内部比较满意和认可的方案）下面就来简单说说这套系统，图片是自己在专利图上做了一些简单标注而来的，手拙还望见谅。 CHS 系统相比之前的系统做了大幅简化，核心变成了一个拉威娜双排行星齿轮系。下图可能比较直观，1、2 是太阳轮，4、5 是分别与 2、1 啮合的行星轮，4 和 5 共用一套行星架，而 4 是一个长齿轮，又与 5 啮合，5 再与外面的齿圈啮合，所以 4 是不直接与齿圈啮合的。 于是系统就变成了下图这样，发动机输出到行星架，蓝色的是主电机，与大太阳轮相连，红色的辅助电机（主要起发电和调速作用）与小太阳轮相连。主电机与长行星齿轮啮合，辅助电机与短行星齿轮啮合。这样，这个系统与丰田 THS 最大的区别就是主电机通过长行星齿轮-行星架直接与发动机转速耦合了，长行星齿轮就充当了上面说到 3 代普锐斯中加入的减速行星齿轮组，同时由于与发动机转速耦合获得额外的速比，希望获得比较宽范围传动比而降低主电机制造要求的目的就达到了。这样一来，撇开蓝色的长行星齿轮不看，剩下的另外一排行星齿轮组是不是就基本上可以当成 THS 的那个单排行星齿轮系统来看了？只不过主电机的转速是经过了耦合再传递到齿圈上去的。 除此之外，这套系统还是保留了两个锁止离合器，一个用来锁止发动机，避免在发动机曲轴的倒转，降低纯电驱动时的控制负责度，另一个用来锁止辅助电机，避免辅助电机工作在零转速附近的低效率状态。相比于丰田 THS 系统，两个锁止离合器的作用其实主要是为了降低调速控制中的复杂度，这也是吉利希望避开的技术弱项。 几个工作模式如下 1. 起步： 起步时直接将发动机锁止，由主电机进行输出，完全就是一台纯电动车。这样，如果未来系统用于插电混动，增大电机，也比较容易适配。 2. 混动行驶 当超过一定车速后，由于辅助电机达到较高转速，发动机启动进行调速，同时将动力分流用于动力输出和充电（或辅助电机调速）。 3. 混动巡航 在高速巡航状态下，当辅助电机工作在零转速附近时，直接将辅助电机锁止，以提高传动效率。 4. 制动回收 当减速或下坡时，车轮的转动带动轮系，通过两个电机为电池充电。 由此可见，吉利经过长时间选型下来的这套 CHS 系统，实际上并没有特别的创新之处，只是用双排行星齿轮的方式，在绕开丰田专利的情况下，实现了与丰田 THS 系统十分接近的结构和工作模式，同时还有利于规避吉利自己的技术弱项。吉利与科力远合资却只拿  49% 的股份，又拉上其他自主品牌一起加入，发出要让所有中国品牌都用上 CHS 系统的豪言壮语，看起来是想要把科力远做成中国的爱信，通过培养核心零部件供应商来实现战略目标，真有点无论技术还是商业模式都全面学习丰田的意味。 不过从这套系统的特点来看，尽管已经向吉利的技术特点倾斜，吉利在电机制造和系统控制方面的能力，想要追赶丰田也非一日之功，同时丰田的商业化量产和成本控制水平也是吉利和科力远需要好好领悟的。 欢迎关注 GeekCar 微信公众号：  GeekCar 极客汽车  （微信号：GeekCar）& 极市  （微信号：geeket）。