上一期我们详解了「P2电机」，今天我们就来聊聊「P3电机」，随便解释一下「P2.5电机」的由来。

「P3电机」：深耕于『基层』的好员工

「P3电机」通常被安置在「变速器」的末端，与「变速器」的「输出轴」耦合，一般采用「齿轮」或「链条」传动。其工作模式如上图所示：「发动机」→「离合器」→「变速器」→「P3电机」→「减速器」→「车轮」。故此，「P3电机」具备以下一些特点：

P3电机示意图

1. 纯电传动更为直接：「P3电机」通常与「车轴」相接，故此，在纯电驱动的工况下，能更高效地将动力输出到「车轮」上，可谓是『深耕于「基层」的好员工』；

2. 动能回收能力更强：与上一条原理相似，在车辆滑行或制动时，「车轮」产生的摩擦力可以更直接地反馈给「P3电机」，恰好印证了『近水楼台先得月』的古话；

P0P3电机架构的结构俯视图（比亚迪DM-p的双擎两驱模式）

3. 无法起动「发动机」：由于「P3电机」距离「发动机」隔着「离合器」和「变速器」，所以无法起动「发动机」，故此，我们很少能看到只搭载「P3电机」的混动架构，一般会配上强力的「发电机」（「P0电机」或「P1电机」），以满足「发动机」自动起停的需要；

4. 与「变速器」关系微妙：由于「P3电机」在「变速器」后，所以在纯电驱动工况下，则需要拖动前端的「变速器」，就某种程度而言，此时的「变速器」成为了「P3电机」的累赘。此外，「P3电机」也会占用额外的空间，这让「前置前驱」的传统汽车原本就捉襟见肘的「发动机舱」空间更加焦虑，于是工程师们开始重新考虑是不是要动一下传统的「变速器」！

『混动变速器』：简约而不简单

由齿轮组和离合器组构成的机械变速器略显笨重

在此前我撰写的「电机」的科普文章中，提到其有一个特性：「电机」可以用于调速——主要依靠「电控」机构进行「变频」或调节电压的大小来控制「电机」的转速。故此，纯电汽车一般都不会使用传统燃油汽车上那套笨重的「变速器」。

多轴双电机的混动变速器（手绘）

当工程师去除了传统「变速器」的大部分「变速齿轮」后，只留下少数「变速齿轮」（通常用于起步时扩大扭矩，又被称为「减速齿轮」——降低转速，增加扭矩）和「传动齿轮」（通常用于传输动力）后，他们设计出了一种主要由多根「传动轴」、「离合器」、「发电机」和「驱动电机」组成的『混动变速器』（如上图）。

多轴双电机的混动变速器

若仔细观察这种结构，便会发现「发电机」位于「发动机」后「离合器」前，且通过「传动齿轮」与「发动机」刚性连接，符合「P1电机」的定义；「驱动电机」位于「离合器」后，且与「车轴」相连，更符合「P3电机」的定义。故此，我们将这套『混动变速器』归纳为一种「P1P3电机架构」。

多轴双电机的混动变速器的工作原理（动图）

再让我们看看这套「P1P3电机架构」的工作原来是怎么样的？请大家注意以下图片中颜色的对应关系：蓝色表示纯电驱动动力的流向；红色表示「发动机」提供动力的流向；紫色表示动力混合输出动力的流向；绿色表示动能回收的流向；橘红色表示充电的流向；灰色表示不参与输出工作状态。

纯电模式：此模式的工作原理很简单，「电池」给「P3电机」供电，「P3电机」单独驱动车辆行驶，「发动机」、「P1电机」不工作，「离合器」处于断开状态；

「发动机」直驱模式：当「发动机」处于高效运转的工况下，「离合器」耦合使得「发动机」可以单独驱动汽车行驶。这种情况很少，因为缺少了传统的「变速器」，「发动机」很难达到高效区间；

混动串联模式（增程模式）：「发动机」-「P1电机」-「P3电机」被串联在一起，所以，「发动机」带动「P1电机」发电，「P1电机」产生的电能主要输送给「P3电机」，只有「P3电机」驱动车辆。此时的「发动机」也被称为「增程器」；

混动并联模式：此时「P3电机」与「发动机」双管齐下，激情发力，共同驱动汽车；

动能回收模式：在滑行或制动时，「车轮」带动「P3电机」为「电池」充电，相比「P1电机」和「P2电机」，「P3电机」在动能回收这项目上有优势。

P1P3的电动架构在各种工况下，各个部件的工作状态（点击放大）

5种连接模式会在不同的工况下被触发，而各个部件也处于不同的工作状态（如上表格所示）从中我们可以看出这样2个特点：

1. 「P3电机」很忙：不是在单独驱动汽车，就是在联合驱动汽车，反正没闲着；

2. 「P1电机」很『混动』：当系统处于『混合驱动』的工况是，「P1电机」全程发电，保障「P3电机」拥有足够的电量。

本田i-MMD混动系统（本田CR-V Hybrid 2020）

看到这里，我相信对混动技术有所了解的朋友，已经认出了这套简约而不简单的『混动变速器』——「本田i-MMD混动系统」（Intelligent Multi Mode Drive）。不过，限于篇幅，今天就不展开聊它的前世今生，我们会在此后的混动汽车品牌系列中展开详解。

「行星齿轮」：一套结构，玩了几十年

如果说「本田i-MMD混动系统」已经让人感受到了简约而不简单，那么靠着「E-CVT变速器」在混动汽车领域混的风生水起的「丰田THS混动系统」（Toyota Hybrid System），则是将『混动变速器』玩出了另一番天地。

丰田普锐斯（2代）E-CVT变速器的基本结构图

「E-CVT变速器」其官方全称为「电子控制电磁离合式无级变速器」，一般由两颗「电机」、一套「行星齿轮组」和一套「离合器」组成。（如上图所示）

行星齿轮组的连接逻辑

而在「E-CVT变速器」中最核心的部件就是一套「行星齿轮组」，其主要由「行星齿轮」、「太阳齿轮」（或称「太阳轮」）、「行星齿轮盘」（或称「行星架」）和「外齿圈」（或称「齿圈」）三大旋转部件组成。而这三个部件分别连接着动力的三大部件——「发动机」和两个「电机」，其连接逻辑如上图所示。

丰田普锐斯（2代）E-CVT变速器的结构示意图

而通过「行星齿轮组」进行「动力分流」的结果是：

「发动机」：其动力可以通过「行星齿轮盘」分配给「车轮」和「P1电机」等；

「P1电机」：主要用于发电，其产生的电能可直接提供给「P3电机」用于驱动「车轮」，或直接为「电池组」进行充电，或通过「太阳齿轮」启动「发动机」等；

「P3电机」：其产生的动力可通过「外齿圈」直接驱动「车轮」或逆向为「电池组」进行充电等。

丰田THS基本工作原理（动图）

通过9种不同的工况，我们来看一下「行星齿轮组」是怎么进行分流的。大家注意以下图中的箭头指向，更容易理解：

【工况1：启动】当汽车得到启动指令后，「电池组」为「P1电机」供电，启动「发动机」；

【工况2：怠速】「发动机」启动后怠速运转并带动「行星齿轮盘」正向旋转。由于「车轮」（连接着「外齿圈」）未转动，「行星齿轮盘」（连接着「发动机」）的正向旋转，通过「行星齿轮」带动「太阳齿轮」（连接着「P1电机」）正向旋转。「P1电机」不再接收「电池组」输电，反而变成「发电机」，产生交流电，经「PCU」（Power Control Unit 动力控制单元）里的「逆变器」和「电压变换器」将交流电变为低压「直流电」给「电池组」充电。简单来说，怠速时「发动机」的功率全部用来为「电池组」充电；

【工况3：起步】当汽车起步时，「电池组」为「P3电机」供电，「P3电机」带动「车轮」（连接着外齿圈）开始正向转动，车子缓慢前进；

【工况4：有大扭矩需求时】随着「P3电机」的转速增加，「P1电机」的转速也会急速增加，而当「P1电机」即将达到上限时，此刻「发动机」主动介入动力输出。通常情况下，起步时踩油门的力度越大，「发动机」介入的时间就越早；

【工况5：缓行加速】当达到一定速度后，如果继续缓慢加速，此时「P3电机」继续为主要的动力来源，「发动机」继续在低转速区间运作，这与起步阶段的动力供给情况类似，只是「P3电机」的工作功率会更大；

【工况6：急加速】急加速时，即是「火力全开模式」，「发动机」的转速提升进入高效动力输出模式，带动「P1电机」加速为「P3电机」提供更强的电力，同时「发动机」通过「行星齿轮」与「P3电机」共同输出动力至「外齿圈」，最终共同带动「车轮」高速运转；

【工况7：匀速】在高速巡航时，由于到达了「发动机」的高效工作区域，所以，主要由「发动机」来驱动汽车。此时，「P3电机」反转供电给「P1电机」，再通过「太阳齿轮」反转使得「行星齿轮」的动力大部分传递到「外齿圈」，共同驱动汽车。简单来说，「P3电机」带着「P1电机」为动力输出添砖加瓦；

【工况8：减速】减速时，「发动机」关闭，「P1电机」空转，「P3电机」由「车轮」带动，进行动能回收；

【工况9：倒车】倒车的原理与刚起步相似，只是「外齿圈」在「离合器」的作用下反转运作，「电池组」为「P3电机」供电，「P3电机」带动车轮，完成倒车。

丰田单排行星齿轮在不同工况下的工作状态

「行星齿轮组」的工作原理略有些复杂，建议大家将以上的图表对应着查看，收藏，点赞，一键三连……谢谢各位了~~总得来说：「行星齿轮组」绝对是「丰田THS混动系统」的精髓所在。

丰田普锐斯Plug-in Hybrid（2017）搭载二代半THS系统

由于篇幅的限制，本章便不展开谈「丰田THS混动系统」的前世今生，不过目前也有被过度神话的趋势，此后，我们会在混动汽车品牌系列中展开单聊。

「P2.5电机」：让人犯迷糊

丰田E-CVT结构示意图（简图）

仔细的读者会发现，「丰田THS混动系统」的结构不该被归纳到「P1P3电机架构」。因为从「P1电机」的定义来看（在「发动机」后「离合器」前），「E-CVT变速器」中的「MG1电机」更像是「P2电机」，但我们从「MG1电机」的作用来看，其主要用于发电，而且不被赋予直接驱动「车轮」的使命，这又符合了「P1电机」的工作内容定义，所以，「E-CVT变速器」可以说是一种变异的「P1P3电机架构」，更确切地说，它是一种特殊的『混动变速器』。

上汽EDU混动系统结构示意图（简图）

无独有偶，此前我们介绍「P2电机」时，曾以上汽的「EDU混动系统」为例，其「P2电机」的血统也不是那么的纯正。故此，从整体结构来看，上汽的「EDU混动系统」将「P1电机」、「P2电机」和传统「变速器」整合在了一起，从某种意义上讲，它也与丰田的「E-CVT变速器」一样，成了一另种『混动变速器』。

P2.5电机容易让人犯迷糊

所以，为了将这类『混动变速器』纳入到「Px电机架构」中，同时也让消费者更容易理解和记住，「P2.5电机」（又称「PS电机」）的概念就形成了。但我希望大家不用过于纠结这个概念，而是看到这些架构的特点，下一期，我们继续聊「P2.5电机」，记得关注我哦~~