四驅系統(Four wheel drive ),又名四輪驅動技術,簡稱4X4或4WD。四驅系統通過傳動零件將發動機的動力分配給四個車輪,實現汽車四個車輪都能輸出驅動力,可按行駛路面狀態不同而將發動機輸出轉矩按不同比例分布在前后車輪上。是一種可以有效提升車輛車輪路面附著力,進而提高整車在多變環境中的加速能力、動力性及通過性的技術。
汽車發展初期,兩輪驅動的汽車以其較低的成本、簡單的內部結構廣泛地應用于各類轎車等車型中;直到在兩次世界大戰期間,四輪驅動汽車開始得到應用,被用于軍事等領域的越野車。80年代后期,因在拉力賽上的優異表現,四輪驅動汽車在越野地面上的性能被重視,當四個驅動車輪均能發揮驅動扭矩作用力時,抓地力強,越野行駛時脫困能力突出,可以彌補四驅系統的其它不足,因此開始應用于 一些大功率的車輛中,并被迅速普及。與此同時,轎車與輕型道路用車也逐漸被四驅化,應用到民用領域中。
根據車輪扭矩的分配控制方式以及適用場景的不同,四驅系統可分為三種類型: 分時四驅、全時四驅和適時四驅。分時四驅最早被應用于車輛中,歷史悠久,但不適于鋪裝良好的路面。全時四驅系統是一種四個車輪一直都處于驅動狀態的模式,可靠性高,具有優異的性能, 但同時存在能耗大、結構復雜、維修困難、成本高等缺點。適時四驅系統可以根據行駛的路況,自動進行兩驅和四驅模式的切換, 合理分配各車輪的轉矩,動力性、通過性好,還避免了另外兩種技術出現的不足之處,能滿足市場的需求,應用范圍更廣。 典型的四驅系統主要包括奔馳的4MATIC系統、吉普牧馬人的Rock-Trac四驅系統和豐田汽車的適時四驅系統。
隨著時代發展,純電動汽車產業因其在環境保護、能源結構的安全、動力學控制等方面的優勢得到快速發展,純電底盤突破了布置的束縛,電動四驅系統發展潛力巨大。
歷史沿革
產生初期
四驅技術的發展歷程與汽車誕生的歷史一樣悠久。人類最早的四驅系統,是不折不扣的全時四驅。但當時的全時四驅與現在的有很大的區別。由于當時沒有中央差速器和耦合器這類裝置,所以只能是前后固定50:50分配的全時四驅。為了解決汽車在轉向時產生轉速差而導致的前后輪干涉問題,早期的四驅車都配備了四輪轉向。它讓后輪與前輪的轉向角度相反,那么外側的前后車輪就能剛好位于同一條轉彎弧線上;內側的前后車輪也位于同一條轉彎弧線上,以解決前后車輪干涉的問題。不過由于這種逆相位的四輪轉向在速度較快時非常不穩定,所以之后并沒有沿用這一設計。
探索發展階段
兩次世界大戰期間,軍方十分需要一款能越野的并且機動性高的輪式車輛,專業輕型越野車才開始得以大量發展。威利斯就是在這樣的時代背景下誕生的。這類越野車通常配備的都是手動分時四驅,除了工藝簡單、制造成本低以外,超強的可靠性是這種四驅最大的優勢。1825年中央差速器在發過研發成功,真正的全時四驅才開始登上歷史舞臺。正因為全時四驅具備超強的操控性能和過彎極限,在全時四驅誕生之初著實風靡了一陣子。當時全時四驅曾大量配備在公路汽車上,直到F1賽車也開始使用全時四驅。雖然全時四驅的公路彎道性能很強,但在F1賽車上使用后并沒有發揮其應有的作用,裝備了全時四驅的賽車甚至跑不過兩輪驅動的賽車。追其原因主要是由于全時四驅的功耗太高導致F1賽車的動力性減弱,所以全時四驅并沒有發揮太大優勢。從那之后,全時四驅在公路車上的應用宣告終結。
蓬勃發展階段
70年代后期隨著汽車拉力賽的火熱,全時四驅被再次請回到賽場。由于拉力賽車跑的大多都是摩擦系數低的砂石路面,所以速度不可能像一級方程式錦標賽那樣快,而全時四驅的應用讓拉力賽車在彎道上的表現優越,所以當時拉力賽車技術的競爭可以看成是全時四驅技術的競爭。80年代以奧迪為代表的Quattro 全時四驅在拉力賽中大展風頭,90年代以斯巴魯為代表的對稱式全時四驅又連獲冠軍,使得全時四驅又開始在轎車中風靡。典型代表有:斯巴魯翼豹、奧迪100quattro、三菱EVO等。
全時四驅在越野車上的應用,比較典型的應當算路虎攬勝。它配備了中央差速鎖、后差速鎖、超低速四驅等越野裝備,三菱帕杰羅直到90年代初帕杰羅V33誕生以后才開始使用超選四驅。到如今,全時四驅在越野型SUV上更是多見,如:寶馬X5,大眾途銳,奔馳M,蘭德酷路澤等都是采用的中央差速器式全時四驅設計。而這些新款的SUV也越來越多的大量采用電子技術來武裝自己的四驅系統。比如奔馳的4MATIC,寶馬公司的xdrive等都加入了電子差速制動和一些輔助功能。
基本組成
典型四輪驅動系統組成
典型四輪驅動系統由前置發動機、變速器、前后傳動軸、前后驅動橋及分動器、鎖定轂、中央差速器、差動限制機構等組成。分動器有一電子開關或操縱桿,用來由駕駛員選擇控制分動器將動力傳至四個車輪、兩個車輪或不傳遞至任何一個車輪。為了改善汽車的驅動條件,許多分動器均設有高低擋。大多數的四輪驅動的越野汽車使用了前輪鎖定轂。當兩輪驅動時,它可以使前輪不接合,此時前輪作為自由輪轉動,但整個前軸、前差速器、前減速器、前傳動軸及分動器中的某些零件停止轉動,減少了這些部件的磨損,降低了行使阻力。當四輪驅動時,前輪必須鎖定。
鎖定轂
鎖定轂是一種使輪轂脫離半軸外端嚙合的離合器。當轉動鎖定轂至鎖定位置時輪轂與半軸被鎖定,從而一起轉動。當鎖定轂脫離鎖定,半軸并不轉動,車輪在轂的軸承上自由運轉,而不帶動差速器、前傳動軸等發生轉動。轉動一個位于鎖定轂中心的鎖柄可鎖定轂或使轂脫離鎖定。這個控制手柄施加或釋放在轂離合器上的彈簧張力。當轂處于鎖定位置時,彈簧壓力使離合器接合到與半軸相連的內轂。由于離合器連接到外轂,則離合器的接合將半軸與轂連接起來。在脫離鎖定的位置,離合器不與內轂接合,車輪可以在軸承上自由旋轉。
中央差速器
中央差速器具有將來自變速器的動力均勻分配給前輪驅動軸和RWD軸的功能,以及吸收旋轉時所發生的前輪驅動軸和后輪驅動軸的旋轉差的功能。右側齒輪經由變速器安裝盒→主動齒輪→分動被動齒輪而向后差速器傳動驅動力。左側差速器經前差速器盒向前差速器傳動驅動力。
差動限制機構
當在前輪和后輪之間產生轉速差時,它可根據該轉速差控制油壓多板離合器的結合力,從而控制前后輪的扭矩分配。如圖7-42所示,差動限制離合器由濕式多板式的離合器片和板以及活塞所構成,可改變內嚙合齒輪安裝盒和前差速器盒的結合狀態。這就是說,根據活塞上所施加油壓的大小改變多板離合器的壓實力,從而控制向前差速器所分配的扭矩。另外,由ECU可以判別適應行駛狀態的差動限制量,控制電磁閥,從而控制活塞的動作油壓。
分動器
分動器是將動力傳遞給平時非驅動橋的一種裝置,分為手動和自動兩種,它對通過性有較大的影響。自動分動器由于需要有電子裝置介入,常常會比實際需要的時刻慢,并且電子裝置在某些惡劣環境下并不是十分可靠,因此,單從通過性的角度來看,手動分動器比自動分動器更可靠。
傳動軸
它是一根很長的管子,兩端裝有萬向節,通過它把來自變速器的動力傳遞到驅動橋上。當汽車車輪越過高低不平道路時,萬向節允許傳動軸上下擺動。
主減速器
它由一對螺旋圓錐齒輪組成,把傳動軸傳來的轉矩再次放大若干倍,傳到驅動輪上;同時把縱向傳動變為橫向傳動。
半軸
它是一根實心軸,兩端有花鍵,左右各一根,用來連接差速器和驅動輪。
電動四驅系統組成
在電動四驅系統中,分動器、傳動軸及差速器這些實現動力的傳遞和分配的零件在電動四驅系統中是可以部分甚至全部取消。電動四驅系統允許存在多個動力來源,可以是傳統發動機,也可以是電機,但一套“電動四驅”系統里至少存在一臺可以驅動車輛的電機,正是多股動力的存在,才免去了動力分配和傳遞的零件。
單電機(集中式)四輪驅動系統由電機(可選配變速器)、分動器和主主減速器/差速器等主要部件構成。
雙電機雙軸(前后軸)四輪驅動系統結構形式。在該結構形式中,一般將兩臺電機分別布置在車輛的前后軸,并在電機與車輪之間加裝減速器和差速器等部件來實現減速增扭和動力分配。
三電機四輪驅動系統有兩種布置形式:一是前軸兩車輪分別直接或間接安裝驅動電機,后軸兩車輪共用一個驅動電機;另一種是前軸兩車輪共用一個驅動電機,后軸兩車輪分別直接或間接安裝驅動電機。
輪邊電機驅動形式也稱為軸驅。在該系統結構中,電機安裝在承載式車身或車架的驅動輪旁邊,四臺輪邊電機分別通過固定速比減速器和半軸單獨驅動車輪,因此每個車輪的轉矩和轉速均由各輪邊電機獨立控制。
基本原理
四輪驅動系統的主要作用是基于駕駛條件進行車輛牽引控制。四驅選擇模式開關通過局部互聯網絡( LIN) 與車身控制模塊相連,駕駛員可以通過開關選擇相應模式發送信號給四驅主控制器,四驅主控制器根據各種判斷條件實現相應的驅動模式。四驅主控制器能夠根據用戶選擇的模式來管理系統,通過特定的電機執行機構逐步增加或減少電子傳遞扭矩。該執行機構可以在一定方向移動執行器,通過電機位置反饋信息確定目標位置; 制動控制系統將提供關于車輛動態和控制狀態的信息; 組合儀表作為終端顯示將直觀地給駕駛員提供四驅系統的狀態信息。
四驅控制模塊基于電控扭矩耦合位置以及來自車輪、發動機、變速器、差速器以及液力變矩器的參數來計算電控耦合扭矩以確定傳送值,同時執行閉環控制來達到預期的扭矩。當四驅主控制器的扭矩控制狀態為使能時,將根據用戶選擇的模式計算期望的傳遞扭矩。當車輛打滑時,主控制器傳遞適當的扭矩到后輪。輪速差大于標定值時,主控制器將不會嚙合動力傳動裝置。當主控制器的滑移控制功能打開時,系統將以基于用戶的地形選擇模式( 泥沙、巖石、雪地等) 以及四驅鎖止模式( 4WD LOCK) 和低速四驅( 4WD LOW) 模式進行控制。在與制動系統交互方面,四驅主控制器持續監測車輛的方向,并傳遞適當的扭矩來糾正角度偏差,以適應過度轉向或轉向不足的情況,系統會根據地形等因素計算期望的偏航扭矩。在電子穩定控制系統( ESC) 或者防抱死制動系統( ABS) 工作期間,限滑差速器完全打開。四驅系統具有保持扭矩的能力,或者可按照命令改變扭矩。在車輛過度轉向時打開電子耦合器控制差速器,在轉向不足的情況下,保證一定的扭矩輸出。
限滑差速器鎖止控制方面,制動系統通過施加制動扭矩控制前后軸車輪的滑移。系統會對比左右輪速,當輪速差超過一定值時,被識別為旋轉。控制系統會給旋轉車輪施加一定的制動扭矩。在這種情況下,限滑差速器允許傳遞摩擦扭矩給具有較大的地面附著力的車輪。
分類
四驅系統按驅動形式主要分成三類,分別是分時四驅、全時四驅系統和適時四驅。按布置形式可分為橫置四驅和縱置四驅,橫置四驅的結構是由取力器(PTU)、轉矩管理器、轉矩管理器控制單元、變速驅動橋和副驅動橋等組成;縱置四驅的結構是由分動器(內含轉矩管理器)、副驅動橋和主驅動橋等組成。
分時四驅系統
四驅系統最早就是以分時四驅的方式應用于車輛中的,歷史悠久,主要特點為轉 矩分配比固定、并且需要駕駛員手動控制分動箱去改變車輛的驅動狀態。其分動箱被 安裝于前后軸之間,沒有軸間差速器,因此不具備差速的功能,當內部的離合器結合 時,前后軸相當于剛性地連接在一起。半時四驅的使用可分兩種狀態:一種是兩驅,汽車只有兩個車輪得到動力,與普通汽車沒有區別;另一種則是四驅,此時汽車前后軸以50:50的比例平均分配動力。為了避免因剛性連接易出現的輪胎磨損加重、 車輪運動干涉、汽車零部件損壞等問題,分時四驅的四驅模式不適于鋪裝良好的路面,尤其轉彎工況下,一般只能在路況較差的低附著路面上短暫開啟,其余行駛狀況下需 一直開啟兩驅模式。其也具有一些優缺點:由于分動箱的齒輪比固定,控制能力有限,并且需要駕駛人手動去控制模式切換,導致響應較慢、駕駛不便等;但在四輪驅動模 式時具有較高的動力性,因此適用于對越野能力要求較高的車型中,如路虎衛士、長豐獵豹CS6、吉普牧馬人等。
全時四驅系統
全時四驅系統出現的也較早,其系統內有三個差速器:除了前后軸各有一個差速器外,在前后驅動軸之間還有一個中央差速器。這是一種四個車輪一直都處于驅動狀態的模式,前后軸甚至左右輪的扭矩可通過電控系統的操控實現合理分配,可以在硬路(鋪裝路面)使用四驅系統而不會互相干涉。全時四驅技術不需要駕駛員介入,即對駕駛員的開車技術要求不高,在任何情況下,系統都可以自動、合理地分配四個車輪的扭矩,響應迅速,適用于各種路況,可靠性高,具有優異的性能。但同時存在能耗大、結構復雜、維修困難、成本高等不足之處。目前來看,在四驅車中,這種驅動形式的應用最為廣泛,典型的例如奧迪Q7、豐田陸地巡洋艦等。
適時四驅系統(智能四驅)
適時四驅,相比于前兩種驅動類型,出現的較晚,直到近幾年才逐漸被廣泛 應用于車輛中。它可以根據行駛的路況,自動進行兩驅和四驅模式的切換,平時是以前驅為主,當前輪打滑時,動力會部分轉移后輪,幫助前輪使汽車行駛(可理解為智能的半時四驅),合理分配各車輪的轉矩。由于適時四驅汽車一般情況下以兩驅行駛,只有在特殊的路況下才會自動識別并切換為四驅模式,因此,應用該技術的車輛具有油耗較低、傳動效率較高、響應速度較快、駕駛體驗感較好等特點。相比于分時四驅和全時四驅,適時四驅技術的優越性更高,不僅具有四驅技術普遍的優點:動力性、通過性好,還避 免了另外兩種技術出現的不足之處,能滿足市場的需求,應用范圍更廣。典型的適時四驅車輛,例如:本田CR-V、Jeep指南者和雷諾科雷傲等。
混合動力四驅系統
混合動力SUV是利用目前技術成熟且已工程化的液壓傳動部件而構成的一種制造成本相對更低的新型混合動力傳動系統,因此,相對原常規SUV,制造成本雖略有升高,但其良好的燃油經濟性、制動能量回收所減少的制動系統維護及更換費用,能夠在較短的時間內彌補所增加的制造成本,這已被國外相關研究所證實[2]同時,液驅混合動力SUV具有無級變速系統功能,其高功率密度的液壓蓄能裝置具有良好的輔助起步及加速功能,這些都是原常規SUV所不具備的。因此,在國內加速推廣液驅混合動力技術,對提高SUV的節能與環保具有重要意義。液驅混合動力SUV作為機—電一液一體化的新技術,具有重要工程實踐價值。
設計要求
四驅系統設計首先根據功能需求及路譜信息輸入進行軟件系統設計,包括軟件實現功能及通信協議。同時根據整車基本參數、路譜數據進行硬件系統的仿真計算,根據計算結果對四驅系統硬件系統進行設計,輸出四驅系統開發方案,然后開展軟件的標定工作、硬件實車匹配工作。整車四驅系統功能驗收按照驗收試驗清單進行驗收,主要包括整車低附路況下的平順性、舒適性主觀評價、操縱穩定性主觀評價、各檔起步性能測試(雪面、冰面)、加速性能測試(雪面)、通過性測試(對開路面)、發動機制動性能測試和坡道起步通過性測試等。
典型四驅系統
奔馳的4MATIC系統
奔馳的4MATIC具有不同的中央差速器類型,可應用到不同的奔馳四驅車型中,如奔馳的奔馳C、奔馳GLK級、奔馳S等車型,中央差速器為行星齒輪差速器與電控多片離合器的 組合結構;奔馳的ML等車型,中央差速器采用錐齒輪差速器與電控多片離合器的組合。其中應用最廣泛的類型為電控多片離合器與行星齒輪差速器組合形成的中央差速器裝置,這是一種基于RWD車型的全時四驅系統,分動器能對前后軸的扭矩進行分配,電控離合器可限制軸間的轉速差,行星齒輪式差速器則負責吸收轉速差值。前后軸間的扭矩分配比為45:55,一旦兩軸的轉矩差超過 50Nm,多片離合器開始接合,重新分配軸間扭矩的比例,可調節的范圍在30:70到70:30 之間。
牧馬人Rock-Trac四驅系統
克萊斯勒牧馬人具有撒哈拉和羅賓漢這兩款車型,其配備的分時四驅略有差異, 其中,撒哈拉車型配備的是Command-Trac分時四驅系統,其分動器的低速檔齒輪比為 2.72:1,主要通過對發動機扭矩進行分配輸送給前后軸,前后差速器均為開放式; 羅賓漢車型配備了Rock-Trac分時四驅系統,其擁有扭矩容量強大、結構堅固的的分動器NV241,低速齒輪比可達4:1,低速模式下扭矩可放大四倍,同時前后軸安裝了Tru-loc的電控差速鎖,在極端越野條件下能確保四輪均可獲得驅動力,能發揮強大的動力特性。當面對城市路況時,隨即切換為2H檔位,此時發動機輸出的扭矩全部輸出到后輪上,以后驅模式行駛。
豐田適時四驅系統
豐田汽車的新款漢蘭達和豐田RAV4車型上,采用了一種叫做“動態轉矩控制”的適時四 驅系統,其軸間未裝備中央差速器,而是通過一個電磁式的多片離合器來控制前后軸的轉矩分配比,并起到差速作用。系統的ECU通過分析采集到的傳感器信息進一步將控制指令傳給電磁控制機構,從而使離合器動作以適當改變向后軸傳遞的扭矩值。當車輛正常行駛時,后輪沒有驅動力,發動機將全部扭矩傳遞給前軸; 當前輪打滑、車輛急加速或出現轉向不足時,多片離合器才會接收指令并將部分驅動扭矩傳遞給后軸,前后軸的扭矩分配比可調節的范圍在100:0至50:50之間。當車速在 40km/h以下時,可開啟LOCK模式,此時離合器片完全壓緊,前后軸的扭矩分配比為 50:50。
四驅系統的優缺點
四驅系統的優點
四輪驅動汽車充分利用了汽車全部附著質量,除通過性外,具有較大的牽引力、驅動力和防止打滑的能力。 主流的適時四驅系統可提升爬坡性能、加速性能、操控牽引性能,結合SUV 的涉水深度、底盤高度、離地角、接近角等方面的設計,從而具備應對全路況、全天氣狀態的能力。面對轉向不足、轉向過度的場景,適時四驅和ESP系統的搭配,可提升操控穩定性。面對雨雪天氣、非鋪裝路面等使用場景,左右輪、前后輪的附著系數不一致,易發生打滑的現象,扭矩向量控制四驅系統的介入,識別各傳感器的數據,自動調整前后軸間、左右半軸間的扭矩分配,通過調整橫擺力矩,提升車輛的操控穩定性。
四驅系統的潛在缺點及解決方案
油耗過高及應對策略
通過對某款中型SUV 進行測試,在市區工況下,前驅版本相對同配置四驅版本節油6.3%;在市郊工況下,前驅車輛相對四驅車輛節油2.9%。 可斷開四驅系統可能使油耗接近前驅車輛,在邊界條件相同的情況下進行臺架試驗,搭載可斷開四輪驅動系統的汽車,在市區和市郊工況下,較基準車型節油2.5%-5%,從而大幅降低油耗方面的擔憂。
NVH過高及應對策略
隨著生活品質的提高,對NVH(噪聲、振動與聲振粗糙度)的要求越來越高,四驅系統的搭載,可能影響消費者的駕乘體驗。 通常通過識別振動噪音源、傳遞路徑及相應傳遞函數的方式,控制關鍵參數以解決 NVH 問題。 例如,由于四缸發動機的本身特點帶來的扭轉振動及彎曲振動,采取不同尺寸的傳動軸管徑設計,縮短法蘭長度,通過中間支撐、減震器、柔性聯軸器的剛度優化,可降低系統的振動,提高彎曲模態的頻率。 此外,調整車橋齒輪的嚙合印跡,可改善螺旋錐齒輪的嘯叫聲,進而提升車內的噪音及車橋的振動水平。
后排中間乘客地板平整度
在前后端,部分車企業為了迎合消費者對SUV 的空間需求,對車輛進行加長,但是鋼材及焊接工藝并沒相應的提升,為了減少傳動軸通道的凸起度,適當壓縮了懸架上下擺動距離,對整車的剛性及安全性能帶來了挑戰。 純電動汽車市場的快速發展,在布置上突破
了空間的束縛,避免了后排地板的凸起而影響后排中間乘客的乘坐體驗。
電動車四驅系統
電動四驅系統的優缺點
整體而言,電動四驅系統能夠取消部分傳動零件,以提高空間的利用效率及傳遞效率,最直觀的便是后排地臺的凸起程度及油耗(電耗)的高低。根據車輛定位屬性,可以輕易改變車輛的驅動方式(前驅、后驅)。以具備前后電機的電動車為例,在同一臺車輛上,理論上通過調整控制邏輯就能滿足這兩種不同需求,目前傳統四驅系統暫時無法輕易實現的。而電動四驅系統完全依靠電氣零件,在各種惡劣的野外場地下其可靠性和穩定性表現都令人擔憂。尤其是電池在溫度較低時,會產生虧電情況,對于經常在酷寒地區使用的車輛無疑會有極大的影響。所以,電動四驅系統暫時僅適配于轎車和城市SUV。
電動車實現四驅的方式
單電機配傳動軸
純電動汽車的基本結構和我們兒時玩的四驅車大致相當,而四驅車通過一根傳動軸(圖1)就能實現簡單的“全時四驅”,這種方式同樣能應用到純電動汽車上。以寶馬X5 Xdrive40e為例(混動),它只有一臺電機,設置在發動機和變速器之間,依靠傳統的四驅系統結構實現四輪傳動。這種結構最大的優點便是結構簡單,由于電機的設置在變速器之前,車輛的匹配工作主要集中在發動機和電機進行融合時的平順性,前后橋間的扭矩分配也只需用普通X5的那套邏輯便可。無論是研發成本和制造成本都能得到極大的控制。隨之而來的是較大的車重和較低的傳動效率,一定程度上會影響車輛純電續航里程。目前,這種技術多用于歐洲車企的混合動力車型,尤其是豪車集團(ABB等),主要原因還是技術相對簡單、容易實現,并且歐洲廠商普通認同混合動力技術僅僅是短暫的過渡技術罷了,其研發導向更多的是向純電動、氫能源或者生物能源發展,甚至可以認為目前歐洲車企大部分的混動技術、電動四驅技術只是應付歐盟超級嚴苛的減排政策。
雙電機全輪驅動
前后驅動橋各布置一臺電機,伴以傳統的差速器實現四驅。目前只有特斯拉的轎車和SUV采用這種結構。特斯拉Model S P85D是首個使用該種布置方式的量產純電動車型,特斯拉工程師通過在普通Tesla Model S的前軸加裝一個與后橋一樣的電機實現,運動性能,尤其是加速性能大幅提升,Model S四驅版的官方百公里加速為2.8s。理論上,只要特斯拉愿意通過調整控制邏輯,這種結構便可實現任何一種四驅(全時、分時、適時)。特斯拉Model X則是采用特斯拉Model S 的平臺設計的,所以其通過性能及越野性能主要由電子輔助系統決定,這基本是主流城市SUV用的。當然,我們不能確定特斯拉Model X 是否會配備傳統的差速鎖,如果可能,電動汽車的越野性能也相當值得期待。
輪轂電機或輪邊電機
輪轂電機或輪邊電機的區別在于:前者的輪轂就是電機的轉子,而軸承座(汽車羊角)作為定子。后者則是普通電機安置在車輪旁邊,需要傳動軸驅動車輛,這種結構也能和雙電機的結構一樣,原理上可以實現任何一種驅動形式,但是由于成本過高,目前還沒有廠家推出量產車,更多的是作為試驗車或者改裝車存在,就如博速給奔馳E級裝上四個輪轂電機。四輪電機可以極大地節省空間,并且每個車輪都是一個獨立的動力單元,反應更快,效率更高,是目前傳統四驅技術無法做到的。如果電氣系統的可靠性足以媲美傳統機械式四驅系統,那么采用輪轂電機或輪邊電機的SUV,其越野能力(脫困能力)在理論上是完全可以超越當前所有硬派SUV的。
四驅系統的發展趨勢
隨著科技的發展,四輪驅動系統從分時四驅、全時四驅,演變為適時四驅、可斷開四驅系統、扭矩矢量控制系統、三合一純電四輪驅動、輪邊驅動等,不同驅動系統所處的生命周期也不同。 油車時代的四驅系統由于底盤的布置問題,對市場的推廣帶來了較大的挑戰,純電動汽車產業的快速發展,大量的純電底盤突破了布置的束縛,電動四驅系統發展潛力巨大。
從能源角度看
以電力驅動的純電動汽車不再受石油等不可再生能源的限制;因此發展純電動汽車能夠使能源利用多元化,減少我國對外進口石油總量,有效保障能源結構的安全。從環境角度看,傳統燃油車尾氣排放成為重要的污染源,加劇全球變暖,破壞生態環境。截止 2018 年,北京市機動車保有量超過530 萬輛,對????2.5貢獻率達到 22.2%。????2.5危害人體健康,引發呼吸道阻塞,還會影響胎兒正常發育;而純電動汽車具有零排放的優勢,因此發展純電動汽車符合綠色發展的理念。
從動力學控制角度看
傳統燃油車在進行驅動力分配時,是通過中央分動器來協調分配前后軸的驅動力,而純電動汽車可以通過電機的布置實現整車驅動力分配靈活,進而實現各個車輪扭矩的精確控制。電機由于響應速度快,控制準確,在汽車電子領域被廣泛應用,各個車輪驅動可以通過獨立控制電機驅/制動轉矩容易實現多種動力學控制功能。
從智能電網角度看
純電動汽車使用動力電池作為儲放能設備,可以充分發揮智能電網的作用。在白天用電量較大時作為“電源”使用,緩解電網的供電壓力。在夜間用電量較少時作為“電器”使用,避免電網供電浪費。具有削峰填谷的重要作用,有利于提升發電設備的利用率。
參考資料 >