本模拟器通过单行星齿轮机构（PSD）把发动机 (ICE)、MG1、MG2
/ 车轮机械耦合在一起，可实时观察转速约束、扭矩分流、功率流与能量回收，并内置 M20A-FXS
发动机热效率 MAP。
驾驶员输入 (Driver Inputs)
| 参数 |
范围 |
说明 |
| 车速 |
-20 ~ 180 km/h |
支持倒车与高速巡航 |
| 发动机转速 |
0 ~ 6000 rpm |
— |
| 发动机扭矩 |
0 ~ 188 N·m |
— |
| 负载扭矩 |
-700 ~ 700 N·m |
齿圈负载扭矩：正值 = 爬坡 / 加速阻力；负值 = 下坡 / 制动回收 |
ICE 热效率 MAP (M20A-FXS)
- 模拟 2.0L 自然吸气发动机，峰值热效率约 41%
- 分区配色：深绿 ≥ 40%、浅绿 38–40%、黄色 35–38%、红色 < 35%
- 工作点：实心圆点指示当前 (转速, 扭矩)；超出发动机外特性（虚线）时置灰并提示
THS 杠杆图 (Nomograph)
- 三轴间距按【太阳轮–行星架 : 行星架–齿圈 = K : 1】排布
- 倾斜直线直观展示 MG1 / ICE / MG2 的转速约束关系
- 实时箭头展示各轴扭矩方向与大小（MG1 支撑力矩、ICE 驱动力矩、MG2 补充力矩、Load 负载力矩）
PSD 行星齿轮动画
- Canvas 实时渲染太阳轮、3 个行星轮、行星架与外齿圈
- 动画转速按 1/100 缩放以便观察
功率流与状态指示
- 发动机 / 车轮 / 电池功率条形图：车轮与电池为双向显示（驱动为正、回收 /
充电为负）
- MG1 / MG2 状态卡：自动识别 Idle、Motoring (驱动)、Generating
(发电)，并显示峰值功率占比与 Overload 提示
PSD 耦合关系
| 构件 |
连接对象 |
作用 |
| 太阳轮 (Sun) |
MG1 |
发电 / 调节发动机转速 |
| 行星架 (Carrier) |
发动机 (ICE) |
动力输入 |
| 齿圈 (Ring) |
MG2 → 车轮 |
驱动 / 能量回收 |
符号约定
| 符号 |
含义 |
单位 |
| v |
车速 |
km/h |
| NICE |
发动机（行星架）转速 |
rpm |
| NMG1 |
MG1（太阳轮）转速 |
rpm |
| NMG2 |
MG2（齿圈）转速，与车速成正比 |
rpm |
| TICE |
发动机扭矩 |
N·m |
| Tload |
齿圈负载扭矩（折算值） |
N·m |
| K |
齿圈与太阳轮齿数比 Zr / Zs |
— |
1. 运动学约束 (Kinematics)
三轴转速由行星排方程约束，在杠杆图上表现为一条直线：
NMG1 = (1 + K) · NICE − K · NMG2, K =
Zr / Zs = 2.6
- NMG2 = 25.5 · v：车速（km/h）换算为齿圈转速（rpm）
- NMG1 > 0 为正转；NMG1 < 0 为反转（倒拖发电区间）
2. 转矩平衡 (Torque Balance)
发动机扭矩 TICE 按杠杆比例分流至太阳轮与齿圈：
Tsun = TICE / (1 + K), Tring = K ·
TICE / (1 + K)
MG1 施加反作用力矩支撑发动机输出，MG2 补偿剩余的行驶负载：
TMG1 = −Tsun, TMG2 = Tload −
Tring
注意：Tload 是折算到齿圈（Ring）的负载扭矩，与杠杆图 Ring
轴上的 Load 箭头对应，不是车轮终端扭矩。二者相差一个主减速比 if：车轮端扭矩 = if ·
Tload，而 if 约等于3。
3. 功率与电池平衡 (Power Balance)
由转速与扭矩换算功率（N 为 rpm、T 为 N·m、P 为 kW）：
PICE = NICE · TICE / 9550,
Pwheel = |NMG2| · Tload / 9550, Pbatt =
PMG1 + PMG2
- Pwheel 为齿圈侧输出功率，忽略传动损耗时等于车轮端功率
- Pbatt > 0：电池处于放电状态，电机补充驱动力
- Pbatt < 0：电池处于充电状态，发动机多余功率发电或制动能量回收