四驱系统 :能将发动机扭矩分配给前后四个车轮的技术

更新时间:2024-09-20 12:11

四驱系统(Four wheel drive ),又名四轮驱动技术,简称4X4或4WD。四驱系统通过传动零件将发动机的动力分配给四个车轮,实现汽车四个车轮都能输出驱动力,可按行驶路面状态不同而将发动机输出转矩按不同比例分布在前后车轮上。是一种可以有效提升车辆车轮路面附着力,进而提高整车在多变环境中的加速能力、动力性及通过性的技术。

汽车发展初期,两轮驱动的汽车以其较低的成本、简单的内部结构广泛地应用于各类轿车等车型中;直到在两次世界大战期间,四轮驱动汽车开始得到应用,被用于军事等领域的越野车。80年代后期,因在拉力赛上的优异表现,四轮驱动汽车在越野地面上的性能被重视,当四个驱动车轮均能发挥驱动扭矩作用力时,抓地力强,越野行驶时脱困能力突出,可以弥补四驱系统的其它不足,因此开始应用于 一些大功率的车辆中,并被迅速普及。与此同时,轿车与轻型道路用车也逐渐被四驱化,应用到民用领域中。

根据车轮扭矩的分配控制方式以及适用场景的不同,四驱系统可分为三种类型: 分时四驱、全时四驱和适时四驱。分时四驱最早被应用于车辆中,历史悠久,但不适于铺装良好的路面。全时四驱系统是一种四个车轮一直都处于驱动状态的模式,可靠性高,具有优异的性能, 但同时存在能耗大、结构复杂、维修困难、成本高等缺点。适时四驱系统可以根据行驶的路况,自动进行两驱和四驱模式的切换, 合理分配各车轮的转矩,动力性、通过性好,还避免了另外两种技术出现的不足之处,能满足市场的需求,应用范围更广。 典型的四驱系统主要包括奔驰的4MATIC系统、吉普牧马人的Rock-Trac四驱系统和丰田汽车的适时四驱系统。

随着时代发展,纯电动汽车产业因其在环境保护、能源结构的安全、动力学控制等方面的优势得到快速发展,纯电底盘突破了布置的束缚,电动四驱系统发展潜力巨大。

历史沿革

产生初期

四驱技术的发展历程与汽车诞生的历史一样悠久。人类最早的四驱系统,是不折不扣的全时四驱。但当时的全时四驱与现在的有很大的区别。由于当时没有中央差速器和耦合器这类装置,所以只能是前后固定50:50分配的全时四驱。为了解决汽车在转向时产生转速差而导致的前后轮干涉问题,早期的四驱车都配备了四轮转向。它让后轮与前轮的转向角度相反,那么外侧的前后车轮就能刚好位于同一条转弯弧线上;内侧的前后车轮也位于同一条转弯弧线上,以解决前后车轮干涉的问题。不过由于这种逆相位的四轮转向在速度较快时非常不稳定,所以之后并没有沿用这一设计。

探索发展阶段

两次世界大战期间,军方十分需要一款能越野的并且机动性高的轮式车辆,专业轻型越野车才开始得以大量发展。威利斯就是在这样的时代背景下诞生的。这类越野车通常配备的都是手动分时四驱,除了工艺简单、制造成本低以外,超强的可靠性是这种四驱最大的优势。1825年中央差速器在发过研发成功,真正的全时四驱才开始登上历史舞台。正因为全时四驱具备超强的操控性能和过弯极限,在全时四驱诞生之初着实风靡了一阵子。当时全时四驱曾大量配备在公路汽车上,直到F1赛车也开始使用全时四驱。虽然全时四驱的公路弯道性能很强,但在F1赛车上使用后并没有发挥其应有的作用,装备了全时四驱的赛车甚至跑不过两轮驱动的赛车。追其原因主要是由于全时四驱的功耗太高导致F1赛车的动力性减弱,所以全时四驱并没有发挥太大优势。从那之后,全时四驱在公路车上的应用宣告终结。

蓬勃发展阶段

70年代后期随着汽车拉力赛的火热,全时四驱被再次请回到赛场。由于拉力赛车跑的大多都是摩擦系数低的砂石路面,所以速度不可能像一级方程式锦标赛那样快,而全时四驱的应用让拉力赛车在弯道上的表现优越,所以当时拉力赛车技术的竞争可以看成是全时四驱技术的竞争。80年代以奥迪为代表的Quattro 全时四驱在拉力赛中大展风头,90年代以斯巴鲁为代表的对称式全时四驱又连获冠军,使得全时四驱又开始在轿车中风靡。典型代表有:斯巴鲁翼豹、奥迪100quattro、三菱EVO等。

全时四驱在越野车上的应用,比较典型的应当算路虎揽胜。它配备了中央差速锁、后差速锁、超低速四驱等越野装备,三菱帕杰罗直到90年代初帕杰罗V33诞生以后才开始使用超选四驱。到如今,全时四驱在越野型SUV上更是多见,如:宝马X5,大众途锐,奔驰M,兰德酷路泽等都是采用的中央差速器式全时四驱设计。而这些新款的SUV也越来越多的大量采用电子技术来武装自己的四驱系统。比如奔驰4MATIC,宝马公司xdrive等都加入了电子差速制动和一些辅助功能

基本组成

典型四轮驱动系统组成

典型四轮驱动系统由前置发动机变速器、前后传动轴、前后驱动桥分动器、锁定毂、中央差速器、差动限制机构等组成。分动器有一电子开关或操纵杆,用来由驾驶员选择控制分动器将动力传至四个车轮、两个车轮或不传递至任何一个车轮。为了改善汽车的驱动条件,许多分动器均设有高低挡。大多数的四轮驱动的越野汽车使用了前轮锁定毂。当两轮驱动时,它可以使前轮不接合,此时前轮作为自由轮转动,但整个前轴、前差速器、前减速机、前传动轴及分动器中的某些零件停止转动,减少了这些部件的磨损,降低了行使阻力。当四轮驱动时,前轮必须锁定。

锁定毂

锁定毂是一种使轮毂脱离半轴外端啮合的离合器。当转动锁定毂至锁定位置时轮毂与半轴被锁定,从而一起转动。当锁定毂脱离锁定,半轴并不转动,车轮在毂的轴承上自由运转,而不带动差速器、前传动轴等发生转动。转动一个位于锁定毂中心的锁柄可锁定毂或使毂脱离锁定。这个控制手柄施加或释放在毂离合器上的弹簧张力。当毂处于锁定位置时,弹簧压力使离合器接合到与半轴相连的内毂。由于离合器连接到外毂,则离合器的接合将半轴与毂连接起来。在脱离锁定的位置,离合器不与内毂接合,车轮可以在轴承上自由旋转。

中央差速器

中央差速器具有将来自变速器的动力均匀分配给前轮驱动轴后轮驱动轴的功能,以及吸收旋转时所发生的前轮驱动轴和后轮驱动轴的旋转差的功能。右侧齿轮经由变速器安装盒→主动齿轮→分动被动齿轮而向后差速器传动驱动力。左侧差速器经前差速器盒向前差速器传动驱动力。

差动限制机构

当在前轮和后轮之间产生转速差时,它可根据该转速差控制油压多板离合器的结合力,从而控制前后轮的扭矩分配。如图7-42所示,差动限制离合器由湿式多板式的离合器片和板以及活塞所构成,可改变内啮合齿轮安装盒和前差速器盒的结合状态。这就是说,根据活塞上所施加油压的大小改变多板离合器的压实力,从而控制向前差速器所分配的扭矩。另外,由ECU可以判别适应行驶状态的差动限制量,控制电磁阀,从而控制活塞的动作油压。

分动器

分动器是将动力传递给平时非驱动桥的一种装置,分为手动和自动两种,它对通过性有较大的影响。自动分动器由于需要有电子装置介入,常常会比实际需要的时刻慢,并且电子装置在某些恶劣环境下并不是十分可靠,因此,单从通过性的角度来看,手动分动器比自动分动器更可靠。

传动轴

它是一根很长的管子,两端装有万向节,通过它把来自变速器的动力传递到驱动桥上。当汽车车轮越过高低不平道路时,万向节允许传动轴上下摆动。

主减速器

它由一对尾旋圆锥齿轮组成,把传动轴传来的转矩再次放大若干倍,传到驱动轮上;同时把纵向传动变为横向传动。

半轴

它是一根实心轴,两端有花键,左右各一根,用来连接差速器驱动轮

电动四驱系统组成

在电动四驱系统中,分动器传动轴差速器这些实现动力的传递和分配的零件在电动四驱系统中是可以部分甚至全部取消。电动四驱系统允许存在多个动力来源,可以是传统发动机,也可以是电机,但一套“电动四驱”系统里至少存在一台可以驱动车辆的电机,正是多股动力的存在,才免去了动力分配和传递的零件。

单电机(集中式)四轮驱动系统由电机(可选配变速器)、分动器和主主减速器/差速器等主要部件构成。

双电机双轴(前后轴)四轮驱动系统结构形式。在该结构形式中,一般将两台电机分别布置在车辆的前后轴,并在电机与车轮之间加装减速机差速器等部件来实现减速增扭和动力分配。

三电机四轮驱动系统有两种布置形式:一是前轴两车轮分别直接或间接安装驱动电机,后轴两车轮共用一个驱动电机;另一种是前轴两车轮共用一个驱动电机,后轴两车轮分别直接或间接安装驱动电机。

轮边电机驱动形式也称为轴驱。在该系统结构中,电机安装在承载式车身车架驱动轮旁边,四台轮边电机分别通过固定速比减速器和半轴单独驱动车轮,因此每个车轮的转矩和转速均由各轮边电机独立控制。

基本原理

四轮驱动系统的主要作用是基于驾驶条件进行车辆牵引控制。四驱选择模式开关通过局部互联网络( LIN) 与车身电脑板相连,驾驶员可以通过开关选择相应模式发送信号给四驱主控制器,四驱主控制器根据各种判断条件实现相应的驱动模式。四驱主控制器能够根据用户选择的模式来管理系统,通过特定的电机执行机构逐步增加或减少电子传递扭矩。该执行机构可以在一定方向移动执行器,通过电机位置反馈信息确定目标位置; 制动控制系统将提供关于车辆动态和控制状态的信息; 组合仪表作为终端显示将直观地给驾驶员提供四驱系统的状态信息。

四驱控制模块基于电控扭矩耦合位置以及来自车轮、发动机变速器差速器以及液力变矩器的参数来计算电控耦合扭矩以确定传送值,同时执行闭环控制来达到预期的扭矩。当四驱主控制器的扭矩控制状态为使能时,将根据用户选择的模式计算期望的传递扭矩。当车辆打滑时,主控制器传递适当的扭矩到后轮。轮速差大于标定值时,主控制器将不会啮合动力传动装置。当主控制器的滑移控制功能打开时,系统将以基于用户的地形选择模式( 泥沙、岩石、雪地等) 以及四驱锁止模式( 4WD LOCK) 和低速四驱( 4WD LOW) 模式进行控制。在与汽车制动系统交互方面,四驱主控制器持续监测车辆的方向,并传递适当的扭矩来纠正角度偏差,以适应过度转向或转向不足的情况,系统会根据地形等因素计算期望的偏航扭矩。在电子稳定控制系统( ESC) 或者防抱死制动系统( ABS) 工作期间,限滑差速器完全打开。四驱系统具有保持扭矩的能力,或者可按照命令改变扭矩。在车辆过度转向时打开电子耦合器控制差速器,在转向不足的情况下,保证一定的扭矩输出。

限滑差速器锁止控制方面,汽车制动系统通过施加制动扭矩控制前后轴车轮的滑移。系统会对比左右轮速,当轮速差超过一定值时,被识别为旋转。控制系统会给旋转车轮施加一定的制动扭矩。在这种情况下,限滑差速器允许传递摩擦扭矩给具有较大的地面附着力的车轮。

分类

四驱系统按驱动形式主要分成三类,分别是分时四驱、全时四驱系统和适时四驱。按布置形式可分为横置四驱和纵置四驱,横置四驱的结构是由取力器(PTU)、转矩管理器、转矩管理器控制单元、变速驱动桥和副驱动桥等组成;纵置四驱的结构是由分动器(内含转矩管理器)、副驱动桥和主驱动桥等组成。

分时四驱系统

四驱系统最早就是以分时四驱的方式应用于车辆中的,历史悠久,主要特点为转 矩分配比固定、并且需要驾驶员手动控制分动箱去改变车辆的驱动状态。其分动箱被 安装于前后轴之间,没有轴间差速器,因此不具备差速的功能,当内部的离合器结合 时,前后轴相当于刚性地连接在一起。为了避免因刚性连接易出现的轮胎磨损加重、 车轮运动干涉、汽车零部件损坏等问题,分时四驱的四驱模式不适于铺装良好的路面, 尤其转弯工况下,一般只能在路况较差的低附着路面上短暂开启,其余行驶状况下需 一直开启两驱模式。其也具有一些优缺点:由于分动箱的齿轮比固定,控制能力有限, 并且需要驾驶人手动去控制模式切换,导致响应较慢、驾驶不便等;但在四轮驱动模 式时具有较高的动力性,因此适用于对越野能力要求较高的车型中,如路虎卫士、长丰猎豹CS6、吉普牧马人等。

全时四驱系统

全时四驱系统出现的也较早,这是一种四个车轮一直都处于驱动状态的模式,前后轴甚至左右轮的扭矩可通过电控系统的操控实现合理分配。全时四驱技术不需要驾驶员介入,即对驾驶员的开车技术要求不高,在任何情况下,系统都可以自动、合理地分配四个车轮的扭矩,响应迅速,适用于各种路况,可靠性高,具有优异的性能。 但同时存在能耗大、结构复杂、维修困难、成本高等不足之处。目前来看,在四驱车中,这种驱动形式的应用最为广泛,典型的例如奥迪Q7兰德酷路泽等。

适时四驱系统(智能四驱)

适时四驱,相比于前两种驱动类型,出现的较晚,直到近几年才逐渐被广泛 应用于车辆中。它可以根据行驶的路况,自动进行两驱和四驱模式的切换, 合理分配各车轮的转矩。由于适时四驱汽车一般情况下以两驱行驶,只有在特殊的路况下才会自动识别并切换为四驱模式,因此,应用该技术的车辆具有油耗较低、传动效率较高、响应速度较快、驾驶体验感较好等特点。相比于分时四驱和全时四驱,适时四驱技术的优越性更高,不仅具有四驱技术普遍的优点:动力性、通过性好,还避 免了另外两种技术出现的不足之处,能满足市场的需求,应用范围更广。典型的适时四驱车辆,例如:本田CR-VJeep指南者雷诺科雷傲等。

混合动力四驱系统

混合动力SUV是利用目前技术成熟且已工程化的液压传动部件而构成的一种制造成本相对更低的新型混合动力传动系统,因此,相对原常规SUV,制造成本虽略有升高,但其良好的燃油经济性、制动能量回收所减少的汽车制动系统维护及更换费用,能够在较短的时间内弥补所增加的制造成本,这已被国外相关研究所证实[2]同时,液驱混合动力SUV具有无级变速系统功能,其高功率密度的液压蓄能装置具有良好的辅助起步及加速功能,这些都是原常规SUV所不具备的。因此,在国内加速推广液驱混合动力技术,对提高SUV的节能与环保具有重要意义。液驱混合动力SUV作为机—电一液一体化的新技术,具有重要工程实践价值。

设计要求

四驱系统设计首先根据功能需求及路谱信息输入进行软件系统设计,包括软件实现功能及通信协议。同时根据整车基本参数、路谱数据进行硬件系统仿真计算,根据计算结果对四驱系统硬件系统进行设计,输出四驱系统开发方案,然后开展软件的标定工作、硬件实车匹配工作。整车四驱系统功能验收按照验收试验清单进行验收,主要包括整车低附路况下的平顺性、舒适性主观评价、操纵稳定性主观评价、各档起步性能测试(雪面、冰面)、加速性能测试(雪面)、通过性测试(A1纸路面)、发动机制动性能测试和坡道起步通过性测试等。

典型四驱系统

奔驰的4MATIC系统

奔驰4MATIC具有不同的中央差速器类型,可应用到不同的奔驰四驱车型中,如奔驰的奔驰C、奔驰GLK级、奔驰S等车型,中央差速器为行星齿轮差速器与电控多片离合器的 组合结构;奔驰的ML等车型,中央差速器采用锥齿轮差速器与电控多片离合器的组合。其中应用最广泛的类型为电控多片离合器与行星齿轮差速器组合形成的中央差速器装置,这是一种基于后轮驱动车型的全时四驱系统,分动器能对前后轴的扭矩进行分配,电控离合器可限制轴间的转速差,行星齿轮式差速器则负责吸收转速差值。前后轴间的扭矩分配比为45:55,一旦两轴的转矩差超过 50Nm,多片离合器开始接合,重新分配轴间扭矩的比例,可调节的范围在30:70到70:30 之间。

牧马人Rock-Trac四驱系统

克莱斯勒牧马人具有撒哈拉沙漠和罗宾汉这两款车型,其配备的分时四驱略有差异, 其中,撒哈拉车型配备的是Command-Trac分时四驱系统,其分动器的低速档齿轮比为 2.72:1,主要通过对发动机扭矩进行分配输送给前后轴,前后差速器均为开放式; 罗宾汉车型配备了Rock-Trac分时四驱系统,其拥有扭矩容量强大、结构坚固的的分动器NV241,低速齿轮比可达4:1,低速模式下扭矩可放大四倍,同时前后轴安装了Tru-loc的电控差速锁,在极端越野条件下能确保四轮均可获得驱动力,能发挥强大的动力特性。当面对城市路况时,随即切换为2H档位,此时发动机输出的扭矩全部输出到后轮上,以后驱模式行驶。

丰田适时四驱系统

丰田汽车的新款汉兰达丰田RAV4车型上,采用了一种叫做“动态转矩控制”的适时四 驱系统,其轴间未装备中央差速器,而是通过一个电磁式的多片离合器来控制前后轴的转矩分配比,并起到差速作用。系统的ECU通过分析采集到的传感器信息进一步将控制指令传给电磁控制机构,从而使离合器动作以适当改变向后轴传递的扭矩值。当车辆正常行驶时,后轮没有驱动力,发动机将全部扭矩传递给前轴; 当前轮打滑、车辆急加速或出现转向不足时,多片离合器才会接收指令并将部分驱动扭矩传递给后轴,前后轴的扭矩分配比可调节的范围在100:0至50:50之间。当车速在 40km/h以下时,可开启LOCK模式,此时离合器片完全压紧,前后轴的扭矩分配比为 50:50。

四驱系统的优缺点

四驱系统的优点

四轮驱动汽车充分利用了汽车全部附着质量,除通过性外,具有较大的牵引力、驱动力和防止打滑的能力。 主流的适时四驱系统可提升爬坡性能、加速性能、操控牵引性能,结合SUV 的涉水深度、底盘高度、离地角、接近角等方面的设计,从而具备应对全路况、全天气状态的能力。面对转向不足转向过度的场景,适时四驱和ESP系统的搭配,可提升操控稳定性。面对雨雪天气、非铺装路面等使用场景,左右轮、前后轮的附着系数不一致,易发生打滑的现象,扭矩矢量控制四驱系统的介入,识别各传感器的数据,自动调整前后轴间、左右半轴间的扭矩分配,通过调整横摆力矩,提升车辆的操控稳定性。

四驱系统的潜在缺点及解决方案

油耗过高及应对策略

通过对某款中型SUV 进行测试,在市区工况下,前驱版本相对同配置四驱版本节油6.3%;在市郊工况下,前驱车辆相对四驱车辆节油2.9%。 可断开四驱系统可能使油耗接近前驱车辆,在边界条件相同的情况下进行台架试验,搭载可断开四轮驱动系统的汽车,在市区和市郊工况下,较基准车型节油2.5%-5%,从而大幅降低油耗方面的担忧。

NVH过高及应对策略

随着生活品质的提高,对NVH(噪声、振动与声振粗糙度)的要求越来越高,四驱系统的搭载,可能影响消费者的驾乘体验。 通常通过识别振动噪音源、传递路径及相应传递函数的方式,控制关键参数以解决 NVH 问题。 例如,由于四缸发动机的本身特点带来的扭转振动及弯曲振动,采取不同尺寸的传动轴管径设计,缩短法兰长度,通过中间支撑、减震器、柔性联轴器的刚度优化,可降低系统的振动,提高弯曲模态的频率。 此外,调整车桥齿轮的啮合印迹,可改善尾旋锥齿轮的啸叫声,进而提升车内的噪音及车桥的振动水平。

后排中间乘客地板平整度

在前后端,部分车企业为了迎合消费者对SUV 的空间需求,对车辆进行加长,但是钢材及焊接工艺并没相应的提升,为了减少传动轴通道的凸起度,适当压缩了悬架上下摆动距离,对整车的刚性及安全性能带来了挑战。 纯电动汽车市场的快速发展,在布置上突破

了空间的束缚,避免了后排地板的凸起而影响后排中间乘客的乘坐体验。

电动车四驱系统

电动四驱系统的优缺点

整体而言,电动四驱系统能够取消部分传动零件,以提高空间的利用效率及传递效率,最直观的便是后排地台的凸起程度及油耗(电耗)的高低。根据车辆定位属性,可以轻易改变车辆的驱动方式(前驱、后驱)。以具备前后电机的电动车为例,在同一台车辆上,理论上通过调整控制逻辑就能满足这两种不同需求,目前传统四驱系统暂时无法轻易实现的。而电动四驱系统完全依靠电气零件,在各种恶劣的野外场地下其可靠性和稳定性表现都令人担忧。尤其是电池在温度较低时,会产生亏电情况,对于经常在酷寒地区使用的车辆无疑会有极大的影响。所以,电动四驱系统暂时仅适配于轿车和城市SUV。

电动车实现四驱的方式

单电机配传动轴

纯电动汽车的基本结构和我们儿时玩的四驱车大致相当,而四驱车通过一根传动轴(图1)就能实现简单的“全时四驱”,这种方式同样能应用到纯电动汽车上。以宝马X5 Xdrive40e为例(混动),它只有一台电机,设置在发动机和变速器之间,依靠传统的四驱系统结构实现四轮传动。这种结构最大的优点便是结构简单,由于电机的设置在变速器之前,车辆的匹配工作主要集中在发动机和电机进行融合时的平顺性,前后桥间的扭矩分配也只需用普通X5的那套逻辑便可。无论是研发成本和制造成本都能得到极大的控制。随之而来的是较大的车重和较低的传动效率,一定程度上会影响车辆纯电续航里程。目前,这种技术多用于欧洲车企的混合动力车型,尤其是豪车集团(ABB等),主要原因还是技术相对简单、容易实现,并且欧洲厂商普通认同混合动力技术仅仅是短暂的过渡技术罢了,其研发导向更多的是向纯电动、氢能源或者生物能源发展,甚至可以认为目前欧洲车企大部分的混动技术、电动四驱技术只是应付欧盟超级严苛的减排政策。

双电机全轮驱动

前后驱动桥各布置一台电机,伴以传统的差速器实现四驱。目前只有特斯拉的轿车和SUV采用这种结构。特斯拉Model S P85D是首个使用该种布置方式的量产纯电动车型,特斯拉工程师通过在普通Tesla Model S的前轴加装一个与后桥一样的电机实现,运动性能,尤其是加速性能大幅提升,Model S四驱版的官方百公里加速为2.8s。理论上,只要特斯拉愿意通过调整控制逻辑,这种结构便可实现任何一种四驱(全时、分时、适时)。特斯拉Model X则是采用特斯拉Model S 的平台设计的,所以其通过性能及越野性能主要由电子辅助系统决定,这基本是主流城市SUV用的。当然,我们不能确定特斯拉Model X 是否会配备传统的差速锁,如果可能,电动汽车的越野性能也相当值得期待。

轮毂电机或轮边电机

轮毂电机或轮边电机的区别在于:前者的轮毂就是电机的定子和转子,而轴承座(汽车羊角)作为定子。后者则是普通电机安置在车轮旁边,需要传动轴驱动车辆,这种结构也能和双电机的结构一样,原理上可以实现任何一种驱动形式,但是由于成本过高,目前还没有厂家推出量产车,更多的是作为试验车或者改装车存在,就如博速奔驰E级装上四个轮毂电机。四轮电机可以极大地节省空间,并且每个车轮都是一个独立的动力单元,反应更快,效率更高,是目前传统四驱技术无法做到的。如果电气系统的可靠性足以媲美传统机械式四驱系统,那么采用轮毂电机或轮边电机的SUV,其越野能力(脱困能力)在理论上是完全可以超越当前所有硬派SUV的。

四驱系统的发展趋势

随着科技的发展,四轮驱动系统从分时四驱、全时四驱,演变为适时四驱、可断开四驱系统、扭矩矢量控制系统、三合一纯电四轮驱动、轮边驱动等,不同驱动系统所处的生命周期也不同。 油车时代的四驱系统由于底盘的布置问题,对市场的推广带来了较大的挑战,纯电动汽车产业的快速发展,大量的纯电底盘突破了布置的束缚,电动四驱系统发展潜力巨大。

从能源角度看

以电力驱动的纯电动汽车不再受石油等不可再生能源的限制;因此发展纯电动汽车能够使能源利用多元化,减少我国对外进口石油总量,有效保障能源结构的安全。从环境角度看,传统燃油车尾气排放成为重要的污染源,加剧全球变暖,破坏生态环境。截止 2018 年,北京市机动车保有量超过530 万辆,对𝑃𝑀2.5贡献率达到 22.2%。𝑃𝑀2.5危害人体健康,引发呼吸道阻塞,还会影响胎儿正常发育;而纯电动汽车具有零排放的优势,因此发展纯电动汽车符合绿色发展的理念。

从动力学控制角度看

传统燃油车在进行驱动力分配时,是通过中央分动器来协调分配前后轴的驱动力,而纯电动汽车可以通过电机的布置实现整车驱动力分配灵活,进而实现各个车轮扭矩的精确控制。电机由于响应速度快,控制准确,在汽车电子领域被广泛应用,各个车轮驱动可以通过独立控制电机驱/制动转矩容易实现多种动力学控制功能。

从智能电网角度看

纯电动汽车使用动力电池作为储放能设备,可以充分发挥智能电网的作用。在白天用电量较大时作为“电源”使用,缓解电网的供电压力。在夜间用电量较少时作为“电器”使用,避免电网供电浪费。具有削峰填谷的重要作用,有利于提升发电设备的利用率。

参考资料

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