THS功率分流混动架构模拟器

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：

• N_MG2 = 25.5 · v：车速（km/h）换算为齿圈转速（rpm）
• N_MG1 > 0 为正转；N_MG1 < 0 为反转（倒拖发电区间）

2. 转矩平衡 (Torque Balance)

发动机扭矩 T_ICE 按杠杆比例分流至太阳轮与齿圈：

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：

注意：T_load 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 i_f：车轮端扭矩 = i_f · T_load，而 i_f 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）：

• P_wheel 为齿圈侧输出功率，忽略传动损耗时等于车轮端功率
• P_batt > 0：电池处于放电状态，电机补充驱动力
• P_batt < 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