丰田THS前世今生：以燃油经济性为绝对诉求的进化之旅

*本文含较多专业机械知识，请配合想象力细细食用

在前段时间，丰田正式宣布全球混动车型销量正式突破1500万辆，从数据上来看1500万辆并不算多么刺激的数字；细想一下，混动可是近几年才被大力推广并得到民众接受的技术，如此一来，这个数字就显得有些分量感了。

在1500万辆的销量背后，始终围绕着一个非常与众不同的技术——THS（Toyota Hybrid System）。THS技术从诞生至发扬光大，就像是一场惊心动魄的谍战片一样，充满着悬疑与斗争；可以说，THS是丰田的一场豪赌，也是丰田精准判断未来形势的体现。

G21项目的诞生

要聊丰田THS，就要先从丰田的G21项目开始说起。在1992年巴西里约热内卢召开“地球高峰会议”之后，“全球变暖”、“温室效应”等字眼开始被人民所熟悉；也正是这时，丰田汽车开始积极探索“21世纪的汽车发展模式”，并启动了名为“G21”（G代表Globe 21代表着21世纪）的项目。

G21的出发点很简单，那就是在全球温室效应日益严峻的今天，确定车企未来的发展方向，探索如何造出对环境影响更小，也更符合未来法规的车型。在最初，G21立了一个量化的标准，那就是燃油经济性需要比当时的车型的平均表现高1.5倍。

在这一量化标准下，丰田汽车开始积极探索各种新型能源驱动技术。纯电动车型无疑是当时最为符合这一标准的驱动方式；纯电形式，无任何碳排放，不会对环境造成任何不良影响，可谓是完美之选。在考虑到技术以及充电便利较差的情况下，此方案被否决了。而后，也有一部分人建议通过优化现有燃油机为方向，充分压榨内燃机潜能以实现减排的目的；在不具备创新性无法做技术储备和技术难度较大两个困境的影响下，此方案再一次被否决。到最后，具有可行性、能够代表未来供能方式且投票通过的方式仅剩一个——混动。

事实上，混动在当时来说并不算是一条容易走的路，因为挡在丰田面前的是一座能够遮天蔽日的大山——通用。在当时，通用对丰田来说，造一个电动机不难，造一个发动机也不难；要想造一个电动机和发动机联合高效运作且绕开通用重重专利封锁的混动系统，就非常困难了。据资料记载，当时的项目负责人内山田竹志带领着团队从多达90种混动方案中层层筛选，最后确定了以行星轮结构为核心的动力分流式方案。

第一代THS

以行星轮结构为核心的动力分流式混动方案最大的难点就在于如何将现有的行星齿轮组中玩出花来、怎么利用仅有的三组齿轮完美地将动力进行梳理且实现手段与通用有着本质上的区别。最终丰田确定了以MG1（1号电机）与太阳轮相连接、发动机曲轴与行星轮相连接、外齿圈与MG2（2号电机）相连接的方式；如此一来，丰田就成功做到了与通用的混动系统结构原理相同，但动力分流完全不同的混动方案。

在这一种独特的动力分流方式下，丰田实现了以2号电机为主要轮端动力输出，发动机辅助动力输出、1号电机平常用于启动、反向充电，特殊情况下参与共同出力的混动方案，因为两个电机与发动机能够快速协调地发挥作用，所以THS从第一代开始就已经省去了变速箱，直接通过动力的分配无极调节动力，这也就是E-CVT的由来。值得一提的是，正是因为THS的动力分流特性，丰田的THS虽然对于动力方面的提升不大，但在平顺性和省油度上则为同级领先。

在1997年，首款搭载THS的混动车型普锐斯正式上市，经过不断调试改进的普锐斯，成功达到了研发之初的燃油经济性预想值，达到了3.22L/100km。在2000年第一代普锐斯正式进军北美市场；直到2003年第一代普锐斯停产以来，普锐斯在全球20多个国家共售卖12.3万辆。相较于研发成本而言，第一代普锐斯可以说每一辆都是赔钱货；但不可否认的是，第一代普锐斯成功地让THS走近各国人民的眼里，并为丰田积攒了大量的应用经验。

第二代THS

在2003年，伴随着第二代普锐斯的上市，第二代THS混动系统也宣布正式上市。全新的THS在整体结构上与第一代的并无明显变化，其主要的改进点有二；首先，整套系统的电控部分逻辑进行了升级，较比第一代而言，第二代混动系统在急加速、大动力请求等情况下，发动机的介入时机更加地早，引擎的燃烧效率得以提升，行驶质感较第一代而言要好上不少；其次，第二代THS开始大量适配旗下车型（此前仅在日本本土装配埃尔法及普瑞维亚上）；在2006年3月，雷克萨斯GS450h成为首款搭载THS混动系统的雷克萨斯车型。

第三代THS

有了第二代的THS攻城拔寨后，第三代的THS混动系统也在紧锣密鼓地准备上市。在2009年，第三代的THS系统正式诞生，相比起前两代的THS系统，第三代THS混动系统在结构上进行了改进修正；为解决此前动力不足的问题，第三代THS在此前的行星轮旁边新增了一套行星轮机构，新增的行星轮作用只有一个——成为MG2的减速机构。在二号行星轮组的加入下，MG2与MG1的转速差被减少，此前制约MG2转速的阈值被有效降低，THS也就能够实现更高速度下的纯电行驶；不仅如此，因为多了一级减速器的原因，此前笨重的链条传动也被更轻更小的齿轮传动所替代，很好地提升了传动的效率；此外，针对前两代THS动力较弱的问题，引擎也从此前的1.5L发动机更换为代号为2ZR-FXE的1.8L自然吸气发动机；没错，就是我们现在在雷凌/卡罗拉混动上看到的那款。

在这么多的改进下，THS的系统能耗再一次得到优化。在经过第一、第二代的发展后，第三代THS也迎来了它的巅峰；从这一代开始，THS系统开始迅速在各大车型、全球各个地区铺展开来。也是从这一代开始，有了那一句经典的：世界上只有两种混动，一种是丰田，一种是其他家。当然，这句话有些夸张的成分，但也侧面印证了丰田THS在混动系统中的地位以及市场的良好口碑。

第四代THS

时间来到2015年年底，第四代THS伴随着第四代普锐斯正式亮相。在这一代THS系统中，整体结构发生了重大变化；通过将此前串联式的结构进行改进，转变为最新的平衡轴结构。

具体来看，就是将此前同轴的MG1、发动机以及GM2进行重新排布，MG1与发动机依然同轴排布，MG2电机则通过一个逆向从动齿轮减速与行星齿轮组的圈尺结合，以此达成平衡轴的排布。对于这项改进，其最大的明显益处便在于整套机构的尺寸得以进一步缩小。如此一来，更高转速的电机以及发动机舱布局也就有了更大的可能性。

此外，第四代THS也成功将发动机间歇运作的最高速度增加到了110km/h，也就意味着，发动能够尽可能地熄火作业，也就进一步地提升了整车行驶的静谧性及燃油经济性。可以说，第四代THS在功能以及效果上已经快达到现如今工业技术的天花板了，一定要说有什么还能更进一步的举措的话；提升发动机热效率算一个；此外也就是实现解耦发动机和电动机，去除纯电行驶时MG2反拖MG1发电的情况。而这些，就是第五代THS要努力攻克的事情了。

从主机厂到供应商的转变

作为丰田THS的核心系统，行星齿轮机构核心专利最早于1997年申请专利；而这一专利在经过20年的专利保护期后，也于2017年正式宣布到期；也就意味着专利壁垒开始被打破，听起来好像对各大车企而言是一个重大利好。

时间来到2019年，丰田宣布正式将THS总计约23,740项的专利以1元的价格出售给丰田卡罗拉以及雷凌双擎的动力电池供应商科力远。在科力远的背后，是当时占股11.09%的第二大股东吉利汽车；换言之，这THS技术实际上是卖给吉利汽车的。

先别急着感谢，要知道丰田在这里公开的仅仅是1997年第一代THS的专利；换句话来说，指望着有了丰田给的THS专利就能造出和当今时代同等水平的混动系统是不可能的。另外，THS的原理其实并不难懂，打开专利仅仅是让其他人有实现同一种原理的可能，就像有人告诉你做菜的步骤却炒不出一样味道一样，在这背后还涉及了大量的精密工艺以及最为重要的IGBT技术上。

而上述的这些难题，就目前来说都是需要依靠丰田来实现的；换言之，丰田并不是想着“为了一片蓝天”开放专利，而是将品牌从主机厂往供应商的方向进行转变，成为那个“订制规则的人”。

还会有第五代THS吗？不好说

毫无疑问的是，丰田在对未来能源形式的展望中，无需插电的混合动力是对用车习惯影响最小、也是最易让人接受的方式。在整个发展的过程中，THS系统所带来的动力平顺性以及燃油经济性可谓是同级一绝，如果事情按照丰田提出G21计划时那般发展，未来THS成为市场霸主指日可待。

问题就在于，汽车能源的变化比丰田想象中的要迅速太多了，在发展纯电已经成为“国家意志”的今天，主张高效便利的THS在政策的硬性指标下无疑是缺少优势的；所以，到现如今再讨论THS的极限意义可能已经不这么大了，现在的第四代已经足够聪明优秀，发展第五代需要的成本过大而且也很难转化为销量。

在这一系列的权衡利弊之下，丰田很有可能会进行重新规划，布局的纯电动系列将被提早放到台面上，而曾经引以为傲的THS还会发展出第五代吗？不好说，真的不好说。