之前談增程式電動汽車仿真平台時，用過下圖的仿真軟體架構。最近一段時間，我們想嘗試搭建一個豐田THS系統仿真平台，其基本架構也是一樣的。駕駛員模型部分一樣，不用修改；控制政策部分需要大改，因為混動控制比增程控制要複雜的多，這一塊後面再講；車輛平台部分需要簡單修改下，增加一個變速箱（THS）的模型。今天，我們從THS系統的車輛平台Simulink模型搭建開始。
THS系統結構
豐田從1997年開始推出THS混合動力系統第一代産品P110至今，已經有十幾款産品，我們選THS-III中的P410作為我們的模組化對象（各代産品之間的控制政策上差别不大），其機械結構如下圖所示。
我們把P410抽象為具體的動力傳遞路徑如下圖，其核心包括兩個行星排系統（功率分流行星排和電機減速行星排）和兩級減速機構。
功率分流行星排：發電機與太陽輪連接配接，發動機與行星架連接配接，外齒圈通過減速機構與輪端連接配接（負責車輛動力輸出）。其具體結構參數如下：
太陽輪齒數：30 行星輪齒數：23 外齒圈齒數：78 功率分流行星排特征參數K1：2.6電機減速行星排：電機與太陽輪連接配接，行星架與殼體連接配接（轉速一直為0），外齒圈與功率分流行星排共用一個。其具體結構參數如下：
太陽輪齒數：22 行星輪齒數：18 外齒圈齒數：58 電機減速行星排特征參數K2：2.636兩級減速機構負責把行星排外齒圈的扭矩傳遞到輪端，其具體結構參數如下：
中間輪主動輪齒數：54 中間輪從動輪齒數：55 輸出軸主動輪齒數：24 輸出軸從動輪齒數：77 總主減速比：3.267THS系統車輛平台模組化
Simscape工具箱中的SimDriveline有車輛傳動鍊的許多基礎子產品，利用它我們可以很友善地建立車輛的實體模型。
1、變速箱模組化功率分流行星排模組化如下圖，S代表太陽輪，C代表行星架，R代表外齒圈，按照對應的機械關系将三者連接配接起來即可，同時考慮各個齒輪的轉動慣量（本文為簡化處理，所有齒輪慣量定義為一樣，齒輪齒數等按結構參數定義，下同）。
電機減速行星排模組化如下圖，這裡用一個齒輪傳動代替行星排傳動（這個行星排的本質就是減速傳動）。
考慮兩個行星排的外齒圈耦合關系，可以将以上兩部分的外齒圈輸出端連在一起，如下圖。
這裡的車體模組化主要包括減速器、車輪與地面、車身三部分的模組化。兩級減速機構這裡簡化為一級減速，車輪與地面作用力模型選用魔術公式模型，車身模型直接選用現有的車身子產品。車體的整個模型如下圖所示。
将變速器模型的輸出與車體模型的輸入連起來，就構成了從變速箱至車體的整個實體模型。
3、車輛平台模組化車輛平台模組化就是根據動力耦合關系，把動力元件和上面的變速箱連接配接起來。
之前搭建增程式電動汽車仿真平台時的電機模型、發電機模型、發動機模型、電池模型可以直接拿過來用（歡迎檢視之前的文章補課），發電機輸出端與變速箱功率分流行星排的太陽輪連接配接，發動機輸出端與變速箱功率分流行星排的行星架連接配接，電機輸出端與電機減速行星排的太陽輪連接配接。具體如下圖所示。
主要車輛參數設定如下圖：
車輛平台模型驗證
下面我們對車輛平台模型進行簡單驗證。
給定一個固定的電機扭矩請求（10%），模拟純電行駛工況，觀察車輛各運作狀态是否合理。
1、車輛驅動力與阻力電機扭矩與車速曲線如下圖。
圖中可知電機扭矩穩定在10.6Nm，車速穩定在47.81km/h。
輪端驅動力：
Fd=TEM*K2*i/r
=10.6*2.636*3.267/0.3=304.3N
輪端阻力：
Fz=Ff+Fw=mgf+0.5*Cd*A*ρ*v2
=1500*9.81*0.015+0.5*0.4*2*1.18*(47.81/3.6)2=304.0N
輪端驅動力與阻力基本一緻，能說明傳動鍊以及車輛阻力計算部分符合設計。 2、功率分流各部件轉速電機、發電機、發動機轉速曲線如下圖。
對行星排有，
Ns+KNr=(1+K)Nc
對于功率分流行星排，由于發動機禁止時摩擦力較大，當電機單獨驅動時，發動機轉速為0，太陽輪轉速（發電機轉速）有
NGM=-K1*Nr=-K1*NEM/K2
即NEM/ NGM=-K2/K1
=-2.636/2.6=-1.01≈-3643/3594
電機與發電機轉速關系符合兩行星排參數設計。 3、電池電流與SOC電池電流與SOC曲線如下圖。
随着車輛的行駛，SOC越來越低；電池放電電流也與電機輸出扭矩正相關。
以上，介紹了THS系統車輛平台的Simulink模組化及簡單驗證過程。後面在控制政策設計與驗證過程中，如果發現車輛模型有不能滿足仿真目标的地方，我們可以再回頭進行局部優化。
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