转矩的分配

作者:Andreas Steiner 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2017-12-28
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转矩矢量的概念唤起了人们对体育运动的联想,但它代表的则是很高的横向动力学性能,同时也意味着更有效的动力系统,尤其是未来的电气化驱动系统。

后驱的兴起

未来的汽车将重返“后置驱动”的配置方式,至少是部分地采用后置驱动,包括混合动力和电动汽车。一些知名的大型汽车公司,例如宝马,也都在他们研发的混合动力轿车设计中采用了非常合理的电驱后桥。

福特公司2016款Focus RS四驱轿车利用液压驱动的离合器向两个半轴传递驱动力矩的传动系统

电驱后桥牵引车辆前进的驱动转矩很大,必要时可以达到人们非常熟悉的六缸发动机的输出转矩。但在遇到弯道、湿滑路面或者结冰的路面时,如此强大的驱动力就成为一种威胁了,也许是车轮空转,这时ESP电子稳定装置就必须介入车辆的控制。而电动机除了提供牵引车辆的驱动力之外,还要在行驶起动的延时过程以及制动过程中回收很高的制动能量,这些任务加重了未来汽车电器控制技术的难度。出现在后桥上的制动力矩常常也要像驱动车辆前进的驱动力矩一样强劲。

解决难题的基本设想其实很简单:对后桥产生的驱动力矩进行转矩分配,将部分转矩传送给需要驱动力的前轮,从而使ESP电子稳定系统不介入工作。对于未来的电力驱动系统来讲,转矩矢量技术有着特殊的作用:在制动动能的回收利用时,ESP电子稳定系统起到了干扰能源回收的作用,妨碍了制动动能的回收。只要智能化调节的转矩矢量差速器在未制动时能够完成车辆的驱动和能源回收,就会大大提高整个驱动系统的工作效率。

多种不同的系统

目前,许多著名的厂商都推出了有着不同控制调节技术的驱动系统。有些采用了3种不同的、串联和并联的差速器(如ZF给奥迪提供的差速器),但其总成本和费用也是相当高的。另有一些厂商把传统的差速器和离合器系统整合到一起,为两套驱动系统提供动力(Haldex)。最巧妙的当属GKN的Twinster双离合后轮驱动系统了——在差速器中没有使用差速齿轮,利用液压驱动的离合器向两个半轴分配驱动力矩的传动系统。

巧妙的Twinster系统

Twinster双离合器后轮驱动模块内置了一款汽车动力性能系统控制器,可以管理车辆的 AWD 需求、限滑性能和扭矩矢量控制(包括可以在车辆漂移模式下发挥更大作用的“超速偏移”功能),以及对车辆ABS和ESC系统的集成。

第一款采用这种Twinster双离合后轮驱动系统的车辆是福特公司2016年生产的Focus RS四驱轿车,它能将最多70%的动力分配给车辆的后桥,直到车辆起动。但这只是这一驱动系统的一个副产品,一个能够在整个驱动系中实现转矩矢量控制的辅助装置。

欧宝公司新的Insignia轿车中也利用这一系统为四轮驱动提供转矩矢量分配。这一高技术含量的四轮驱动系统用一个常规的差速器取代了后桥上的2个离合器,可以根据车辆行驶的实际工况对两个后轮进行单独控制并实现瞬间加速。当前,采用这一系统的电驱车桥正在进行大批量投产前的生产准备。

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