两田和通用引领了当代混动汽车，他们最早采用了先进的混联式混动系统。很多人想搞明白，这三大系统各有什么不同，今天就来讲一讲。
丰田和通用混动系统的核心机构，都是行星齿轮组，它的主体由齿圈，行星架，太阳轮构成。
有了行星齿轮组，系统可以实现功率分流。这是混动系统节能的重要理论之一。
当引擎输入的机械功率经过行星齿轮组，会分流成两部分：一部分功率走机械路径直接传至车轮，一部分功率走机电路径，通过与齿轮连接的发电机转化为电功率，再传递给电动机进行输出。这就是功率分流。
“分流”本身并不高效。因为此时，引擎输出的功率，有一部分进入了机电路径，能量经历了二次转换，就不如“机械路径”直接。电功率分流越多，传动效率就越低。也因此，由于增加了能量存储和释放的过程，“引擎为电池充电，需要时再放电”的策略更加低效。被迫使用机电路径时，最好是引擎通过发电机直接为电动机供电。
但传动效率只是决定燃油经济性的因素之一，还有一个重要因素，是引擎热效率。低热效率的机械传动，有时不如“高热效率超量输出，再回收利用”的机电传动来得高效，这是两害相权取其轻的策略。也正是功率分流存在的意义。
当引擎输入功率＞输出端输出功率，引擎通过电机分流，将这部分功率存储在电池中
当引擎输入功率＜输出端输出功率，电池放电，补足功率
这样一来，可以保证引擎工作总是经济的，但以上工况涉及电池充放电，并不是最佳模式。更经济的工况是电池不参与工作，系统只有引擎一个输入端。
分流有什么弊端？
同样一组或几组行星齿轮组，电机所处位置不同，其分流特性存在差异。目前以行星齿轮组作为中心耦合机构的混动系统，依据电机所处位置，有三种基础的分流方式。
如果把引擎和系统输出端的位置，设为A和B，引擎位于A，输出端位于B。两个电机中的一个，位于A点，就是输出分流型；位于B点，就是输入分流型；如果两个电机既不在A也不在B，就是复合分流型。
由于系统分流特性，两个电机之间会出现一种特别的功率循环现象：
正常情况下，引擎功率走两条路线，一部分走机械路径，一部分走机电路径，最终都以机械功率汇流到输出端，再传至车轮，此时机电路径的流向，与机械路径输出方向相同。
但要注意，虽然两个电机分工不同，但同为电机，它们都既可以放电，也可以发电，随着齿轮组传动比的变化，在特定工况下，它们的“身份”会发生互换，主司驱动的电动机开始发电，机电路径流向逆转了。
当分流方向与输出方向相反，引擎部分功率就被转化为电功率，在两个电机之间无限循环。如果车轮是食客，行星齿轮组是送菜的转盘，功率就是转盘上的菜，食客眼看饭菜在面前转了一圈又一圈，有些菜却被盖住了吃不上，这就是功率循环。
功率循环一旦发生，引擎输入功率会远远大于输出端输出功率，增加额外损耗，传动效率就会骤降。
如何避免功率循环？因为电池的辅助不会改变齿轮组的分流特性，接下来就以“电池功率为零”作前提，来看特定工况下三种分流方式如何取长补短。
首先记住一个特征，当发电机转速为零，此时没有功率分流，引擎功率全走机械路径，传动效率最高，我们把这种工况称之为系统的机械点。
输出分流型：看下图，2号电机→太阳轮；引擎+1号电机→齿圈；行星架为输出端。
有一个电机与引擎位置相同，因此是输出分流型。
系统传动比=引擎转速/输出端转速，则
当系统达到机械点时，2号电机（太阳轮 ）转速为零，此时没有电功率分流，1号电机（齿圈）空转，引擎输入功率+输出端输出功率=0。
现在引擎转速不变，我们把输出端转速相对引擎转速“降低”，于是系统传动比>机械点传动比，根据“杠杆法则”，2号电机转速也会“降低”
根据力学平衡原理，齿轮之间作用力方向相反，扭矩方向也就相反，于是太阳轮扭矩与行星架相反，与齿圈相同。
太阳轮2号电机自身转速与扭矩方向相反，功率为负，这就是发电。此刻它的“身份”是发电机。
现在引擎部分机械功率→行星架（输出端分流）→2号电机→电功率
电功率只能在电机和电池之间传递，此时电池不参与工作，于是
引擎部分机械功率→行星架（分流）→2号电机→电功率→1号电机→机械功率→行星架（再次分流）→2号电机，形成功率循环。
可以看到，系统传动比>机械点传动比时，传动比越高，电功率分流比例越高，功率循环也越严重。
也就是说，只要
在输出端分流，分流方向一定与输出方向相反，功率循环就出现了。输出分流型耦合机构的系统传动比与传动效率的关系，是类似这样的：
总的说来，当系统传动比
当系统传动比>机械点传动比时，传动比越高，电功率分流比例越高，功率循环也越严重，传动效率开始骤降。
这就是个问题。
系统处于高传动比时，大都在起步和中低速行驶，这是车辆市区通勤的主要工况。如何处理这种低效传动？
通用初代Volt就采用输出分流式布局，除了设置恰当的传动比范围和电机类型等基础操作，它还在发电机与齿圈之间引入离合器C2，当它断开时，引擎与车轮之间只剩下机电路径，系统变为串联布局，这样就能避开高传动比工况下的功率循环。
但C2断开时，齿圈没了限制，整个齿轮组就会空转，无法输出动力，为此还需再引入一个制动离合器C1，在C2断开时固定齿圈，方便电动机高扭矩输出。
通用还把车辆做成插电版，让它在中、低速工况尽可能使用初始和回收电量进行纯电行驶，中、高速使用混动模式，这样弥补了燃油经济性的不足，又提升了动力性能。但亏电之后，弱点就浮现出来。
输入分流型：看下图，1号电机→太阳轮，引擎→行星架，2号电机→齿圈（输出端），有一个电机位于输出端，因此是输入分流型。丰田普锐斯就是如此布局。
当i=λ时，1号电机（太阳轮）转速=0，2号电机空转，引擎功率（行星架）+ 输出端功率（齿圈）=0
维持引擎转速不变，升高2号电机转速，1号电机转速随之降低，后者转速与扭矩方向相同，在放电，此时2号电机发电，因此引擎功率在输出端分流，分流方向与输出方向相反，形成功率循环。
看下图可知传动比与效率的关系，相比输出分流式，该布局在低速高传动比时，传动效率很高，但在高速低传动比时，由于存在功率循环，相比低速时燃油经济性下降。
丰田THS采用输入分流式布局，工程师通过将机械点设定在平均车速附近，来尽量避免高速工况下的功率循环。虽然超高速行驶的燃油经济性仍受影响，但可以看到这样的布局无需引入离合器，就可以实现大部分工况的高效传动，不仅结构简单，成本也更低廉。
作为对比，通用初代Volt混动系统采用输出分流型布局。这样不仅电池更大，还添加了两组离合器，结构更复杂，成本也更高，燃油经济性却不及丰田。
通用第二代Voltec混动系统对此做了改进，采用复合分流型布局，在理论上能够实现更高传动效率，动力性能也更强。但复杂的结构意味着控制策略的设计难度增大，想要面面俱到不是那么容易，较高的制造成本也降低了它的竞争力。实际其油耗表现依然不如丰田THS，EPA测试的美版卡罗拉混动百公里油耗要比通用二代Volt低1升左右。
丰田THS与本田i-MMD有何不同？
混动系统有多个动力源，引擎和电机的输出都存在延迟，如何做好它们之间的匹配和衔接，让动力输出平顺又经济，就是个问题。丰田利用行星齿轮组把三个动力源绑在一起，这个难题就简化了许多，电机和引擎通过齿轮组即可实现实时精准联动。
在这一点上，就看出本田工程师有多么悍。
它的i-MMD混动系统，引擎和两个电机之间是普通的串联布局，这是机电路径。在引擎和车轮之间，还有一条机械路径，引擎通过一套离合器，可以在高效区间绕开电机，直驱车轮。为了避开丰田专利，它连行星齿轮组都不用，结构简单到没法再简，硬是通过算法，把引擎与电机之间的衔接配合做到平顺，在行驶过程中几乎察觉不到引擎的切入和切出。更重要的是，这样的结构设计和控制逻辑也更简洁高效。
丰田THS系统在纯电行驶时引擎是关闭的（行星架固定），此时发电机反向空转，根据齿比，发电机的转速是电动机的2.6倍。所以发电机的转速会更早到达极限（初代极限是6500转/分钟）。当发电机转速接近极限时，引擎就必须介入，以平抑发电机转速。
二代普锐斯，纯电极速是67km/h。再提速，就需要引擎介入。而本田i-MMD系统，两个电机之间没有机械连接，转速互不影响，纯电时速可以超过130km/h。
丰田THS这样的特性还产生连锁反应，就是部分工况下的加速延迟。
比如当纯电时速达到67km/h，此时发电机反向空转达到转速极限，而此时若急加速，需要引擎介入，启动引擎需要发电机正向转动，转速落差接近10000转，会带来明显加速延迟。
而且引擎与电动机之间装配过于紧密，当引擎介入时会对电动机造成扰动，由此造成的顿挫感，有时会过于明显。这都是i-MMD系统没有的问题。
眼看对手追赶上来，丰田也不敢懈怠。
下一代THS II P610就将变速驱动桥改为平行轴布局，电动机从原来的行星齿轮组中独立出来，通过一套减速齿轮与原行星齿轮组的齿圈相连，两个电机之间的转速落差就不大了。搭载最新版THS系统的雅力士，纯电时速超过130km/h，能够最大限度利用回收的动能，也为以后推广插电打好基础。
但丰田的母胎缺陷仍然在，由于采用行星齿轮组，引擎和两个电机始终是联动的。纯电模式下，电动机只要转动，发电机必然反向空转；而系统达到机械点时，引擎直驱车轮，必然带动电动机正向空转。这都会增加不必要的损耗。本田iMMD系统无论是高速还是低速，都没有这些顾虑。
当然，全球热效率最高的混动引擎还是丰田的Dynamic Force系列2.5L发动机，无论是燃油经济性，质量可靠性，还是成本控制，丰田都是久经考验了。但从两套系统的实际性能表现来看，已经差异不大。
这场你追我赶的军备竞赛，看着挺辛苦。不过对我们消费者来说，坐看神仙斗法，是名副其实的一场福利。
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