Toyota THS 第六代详情：SiC、e-Axle、轻量电池全面升级，Hybrid 更偏电驱！
Toyota 的 THS，也就是 Toyota Hybrid System，可以说是目前全球最成熟、应用范围最广的 Hybrid 技术之一。从第一代 Prius 开始，这套由引擎、MG1、MG2 以及 Power Split Device 组成的油电混合系统，经过多年发展之后如今已经正式进入第六代。
随着新一代 Lexus ES 350h 以及最新 Lexus NX 350h 陆续采用这套系统，Toyota 也开始公开更多第六代 THS 的技术细节。相比第五代系统，第六代并没有推翻原本的 Power Split Hybrid 架构，而是在电机、电控、电池、Transaxle 以及整套 Hybrid Control 方面进行大幅优化，整体发展方向也越来越明显，那就是让车辆在更多情况下依靠电机驱动。
第六代 THS 依然保留 Toyota 熟悉的基本架构，包括高效率自然进气引擎、负责发电与控制引擎转速的 MG1，以及主要负责驱动车辆的 MG2，再配合行星齿轮组成的 Power Split Device，实现引擎与电机之间不断变化的动力分配。因此大家常说的 Toyota e-CVT，本质上并不是传统皮带式 CVT，而是通过行星齿轮以及两具 Motor Generator 控制转速与动力输出。来到第六代，这套基本原理没有改变，真正改变的是 Toyota 如何把整套系统做得更小、更轻、更有效率。
其中最明显的变化，就是前轴 Hybrid Drive Unit 进一步朝 e-Axle 的方向发展。虽然过去的 THS 已经把 MG1、MG2 以及 Power Split Transaxle 高度整合，但第六代进一步把 PCU、Motor 与 Transaxle 集中在更加紧凑的模组之中。以新 Lexus NX 350h 为例，新一代 Hybrid Unit 相比旧设计大约减轻 10 kg，整体高度也降低约 100 mm。这种设计除了减少动力系统本身的重量，也能够让动力总成安装位置更低，对于降低车辆重心、提升车身反应都有帮助。不过这里所谓的 e-Axle，并不是说 THS 已经变成纯电动车那种单纯 Motor 加 Reduction Gear 的结构，MG1、MG2 和 Power Split Device 依然存在，只是整体 Packaging 更加接近现代化电驱模组。
除了结构重新设计，第六代 THS 在电机部分也变得更加重要。以新一代 Lexus ES 350h 的技术资料来看，新的 Hybrid Transaxle 采用 Multi-axis Layout，也就是多轴布局，Toyota 重新安排电机以及齿轮的位置，让整个 Transaxle 可以做得更加紧凑，同时简化冷却系统并提高 Housing 刚性。而主要负责驱动车辆的 MG2 也获得强化，这代表第六代系统在动力分配方面，开始进一步提高电机的参与程度。Toyota 过去的 Hybrid 已经能够在低速或者轻负载情况下依靠电机行驶，但第六代的方向更加明确，就是尽可能让 MG2 负责更多起步以及加速工作，而引擎则尽量维持在较高效率的运转区间。
这项改变也直接影响实际驾驶感受。过去 THS 一个相当明显的特性，就是驾驶者深踩油门之后，引擎转速可能会马上大幅拉高，但车辆速度不会完全同步增加，因此会产生大家熟悉的 e-CVT 高转感。来到第六代之后，Toyota 通过更强的电机、更高的 Battery Power Output 以及重新设计的 Hybrid Control，在加速时更加积极使用电池电力，让 MG2 先承担更多动力需求。这样一来，引擎就不需要太早进入高转区域，Engine RPM 可以随着车辆速度更加线性地提高。简单来说，Toyota 并没有把 e-CVT 换成传统自动变速箱，而是尝试利用电机与电池控制，减少过去 Hybrid 常见的“引擎先吼、车速后上”感觉。
在电控方面，第六代 THS 另一个非常重要的升级，就是导入 SiC，也就是 Silicon Carbide 碳化硅功率半导体。SiC 近年来已经大量应用在新一代 EV 的 Inverter 上，因为相比传统 Silicon 功率半导体，它能够降低电力转换过程中的 Energy Loss，同时拥有更好的热效率。Hybrid 车辆在行驶过程中需要不断进行 Battery、Inverter 以及 Motor 之间的电能转换，同时在减速时又要通过回生制动把能量重新送回电池，因此任何一次转换效率的提升，长期累积下来都会直接影响油耗表现。SiC 的意义并不是直接让车辆增加几十匹马力，而是让电池储存的能源可以更加有效地送到电机，同时减少热量以及冷却负担。
第六代 THS 的 Hybrid Battery 同样有明显变化。以新 Lexus NX 350h 为例，新一代 Lithium-ion Battery 的重量从上一代的 32.7 kg 降低到 23.5 kg，单单电池就减少了 9.2 kg，减重幅度接近 28%。Toyota 并不是单纯把电池容量缩小，而是通过改善 Battery 内部的 Current Pathway 以及冷却效率，让较少数量的 Cell 依然能够提供 Hybrid 系统所需要的瞬间输出。对于 HEV 来说，这一点非常重要，因为传统 Hybrid 并不像纯电动车那样追求几十甚至上百 kWh 的容量，它更重视的是 Power Density，也就是一颗体积小、重量轻的电池，能不能在短时间内快速放电、快速回充，并不断重复这个过程。
因此当这些技术整合起来之后，第六代 THS 的发展逻辑其实相当清楚。更高 Power Density 的 Hybrid Battery 可以提供更多瞬间电力，SiC Inverter 负责降低电力转换损耗，而更强的 MG2 则可以承担更多车辆驱动工作，最后再由新的 Hybrid Control 决定什么时候使用电机、什么时候启动引擎。最终目的并不是把 Hybrid 变成 EV，而是尽可能让车辆在电机效率较高的时候使用电机，在引擎效率更高的时候再启动引擎，让两个动力来源各自负责最适合自己的工作区间。
虽然电机的重要性进一步提高，但 Internal Combustion Engine 依然是第六代 THS 的核心之一。以新 Lexus NX 350h 为例，车辆继续采用 2.5L 直列四缸自然进气引擎，并维持 Toyota 长年以来强调的高 Thermal Efficiency 设计。THS 最大优势之一，就是引擎不需要像传统燃油车一样覆盖所有驾驶工况，因为低速以及部分加速工作可以交给 MG2，因此引擎能够尽量保持在高效率区间运行。这也是为什么 Toyota Hybrid 多年以来即使不采用复杂 Turbo 引擎，依然能够维持优秀油耗表现。
目前新 NX 350h 的系统综合输出会根据市场不同介于约 140 kW 至 180 kW，换算大约 190 PS 至 245 PS，因此不同地区看到的动力数字会有所差异。例如欧洲市场目前公布的版本约为 199 PS，而部分规格则可以达到更高输出。不过第六代 THS 真正值得关注的并不是单纯马力数字，因为 Toyota 这次明显把更多开发资源放在系统效率、轻量化以及实际驾驶质感上，而不是追求一个更大的 Peak Power。
除了动力以及油耗之外，第六代系统对于 NVH 也进行进一步优化。Toyota 与 Lexus 重新强化引擎、Transaxle Housing 以及动力系统之间的连接刚性，同时通过更快的 Hybrid ECU 协调 MG1、MG2 与引擎启动时机，让车辆从 EV 状态切换到引擎介入时更加自然。对于一辆 Hybrid 来说，理想状态其实并不是让引擎永远不启动，而是在它启动的时候尽量让驾驶者感觉不到明显震动以及动力中断，而这正是第六代 THS 其中一个重要开发方向。
整体来看，Toyota 第六代 THS 并不是一次彻底推翻现有技术的革命，而是在原本已经成熟的 Power Split Hybrid 架构上进行一次非常深入的升级。MG1、MG2、Power Split Device 以及高效率自然进气引擎这些核心元素全部继续保留，但新的 e-Axle 化设计让动力系统更加紧凑，SiC Inverter 降低电力损耗，Hybrid Battery 重量减少接近 28%，而更强的 MG2 以及新的控制逻辑，则让车辆在更多情况下优先使用电机驱动。
如果要简单总结第六代 THS 的核心理念，其实就是 Toyota 正在让 Hybrid 越来越接近 EV 的驾驶逻辑，但依然保留传统 HEV 不需要外接充电、使用方式没有门槛的优势。随着 Lexus ES 350h、NX 350h 开始采用这套系统，未来第六代 THS 预计也会逐渐下放至更多 Toyota 以及 Lexus 主力车型。对于已经发展超过二十年的 Toyota Hybrid 来说，第六代系统也再次证明，传统 HEV 技术依然还有相当大的进化空间。
图片翻摄：Netcarshow
