简谈智能四驱传动系统

　　1引言
　　当今世界汽车工业迅猛发展，汽车已成为人们日常生活和工农业生产中不可缺少的重要交通工具。而随着汽车的普及，人们对汽车性能的要求也越来越高，在获得良好的动力性和经济性的同时，还要求具有良好的操纵稳定性和运动性。那些身材魁梧、威猛超群的越野车-全轮驱动的车辆应运而生。的确，全轮驱动的出现就是为了针对恶劣路况，征服那些两只车轮无法通过的险峻地形。最初，全轮驱动是纯种越野车的专门配备，但随着汽车工业的发展，以及人们对于汽车文化更加深入的认识，越来越多的车辆采用了全轮驱动系统。全轮驱动在通常意义上可以理解为四轮驱动。在一般人看来，所谓的四轮驱动无非就是让四只车轮同时旋转，驱动车辆。在汽车工业十分发达的今天，想做到这一步并不困难，当今世界上绝大多数汽车生产厂商都制造出了四轮驱动的车辆。虽然有如此之多的车辆能够实现四轮驱动，虽然都被称为四轮驱动，但实际上，不同车型之间由于驱动系统的结构差异，最终导致其实际行驶特性大相径庭。
　　2四轮驱动的形式
　　2.1基于后轮驱动(RWD)的四轮驱动
　　发动机纵置的布置形式是基于后轮驱动的四轮驱动，分为：分时四驱、全时四驱、适时四驱。
　　2.1.1分时四驱
　　车辆可以通过开关控制在两驱和四驱系统间切换使用，该系统具有如下特点：
　　(a)前后传动轴使用机械方式连接(驾驶者手动选择驾驶模式，开关控制)
　　(b)前后传动轴以相同的角速度转动
　　(c)传动轴扭矩通常是不相等的，视车辆前后轴负载而定
　　此系统没有中央差速器，通常短时四驱车常常在前轮装备轮毂锁，当四驱模式不工作时，差速锁被用来分离前轮和前轴差速器、半轴及传动轴的连接，以减小行驶阻力与磨损，提高燃油经济性。该系统构造简单、生产成本低，运动部件较少，因此传动可靠、坚固耐用。选择四驱模式后，将在前后轮平均分配动力，整车获得较高的牵引力。系统车辆未装中央差速器，无法让前后轮以不同速度转动，在转弯处不能平稳转向(会产生转向制动)。
　　分动箱模式：2-High，4-High，4-Low，Neutral。
　　2.1.2全时四驱
　　用固定的前后轮扭矩分配比进行四轮全时驱动，中央差速器始终为前后传动轴提供扭矩，在公路和越野路面使用称为全时四驱。轴间差速器的存在使前后轴能以不同的速度转动，有固定的扭矩分配比，通常由行星差速器或者锥齿差速器来实现(40/60、50/50等)。
　　全时四驱系统由机械、液压和电子件组成，结构复杂，成本较高。对于手动转换型车辆，需预先判定路况，然后决定是否使用四驱系统;对于自动转换型车辆，车轮在出现打滑时迅速接入四驱。在正常行驶中，采用两驱模式更经济。
　　2.1.3适时四驱
　　可变的扭矩分配，通常是一个带耦合装置的分动器。后驱动桥为车辆行驶提供动力，当后驱动桥打滑时，动力会被传递至前驱动桥。通过电控单元实现扭矩自动分配。
　　2.2基于前轮驱动(FWD)的四轮驱动
　　对于前轮驱动的全轮驱动车辆，取力器是用来驱动后桥的装置，类似于分动器，除了输出的方向旋转了90。取力器使用螺旋斜齿或准双曲面齿轮机构，通过半轴向前轮传递扭矩，适用于智能扭矩分配或全时全轮驱动车辆。
　　大多数的前轮驱动全轮驱动车辆应用的是智能扭矩分配全轮驱动系统，因空间尺寸限制，PTU是最难布置的。
　　3智能扭矩管理器
　　扭矩管理器可以是被动的(速差感应式)或者是主动式(ECU逻辑控制)，被动式直接对输入和输出的转速差响应，主动式的必须由电控单元ECU来控制。
　　3.1被动式(速差感应式)扭矩管理器
　　速度感应式的扭矩管理器，根据输入输出速度差，会产生一个固定比例的扭矩输出，主驱动桥开始失去牵引力，驱动轮附着力下降，此时产生的结果速度差，会使扭矩管理器向次驱动桥传递扭矩。速度感应的扭矩管理器最常见的一种：粘滞耦合器。
　　技术特点：流体摩擦可以使结合平顺，并减少NVH;结构紧凑;全密封系统，免维护。
　　整车表现：自激励(无电控);改善整车操纵性和牵引性;降低扭转NVH;一般不能与基于制动实现稳定性的系统相兼容;固定的扭矩表现必须考虑到夏天及冬天的驾驶情况。
　　3.2主动式(电控式)扭矩管理器
　　车载电子系统监控整车参数，比如油门位置、轮速、方向盘转角和侧向加速度等。通过CAN得到这些信号输入后，电控单元(ECU)根据本身的控制策略，决定向扭矩管理器输出一定的电流。这种不同大小电流触发扭矩输出装置，促使多片摩擦装置结合来获得想要的扭矩。
　　(a)电子液压式;
　　(b)电磁激励式;
　　(c)电控马达直接作用式。
　　被动式(速差感应式)即黏性耦合器的结合时间最长，且一般无法对结合特性进行控制。主动式(电控式)扭矩管理器响应快，且可以通过ECU进行控制，而液压与钢球凸轮式机构的结合曲线也不同，液压的可以有一个可调区间，且结合平稳，NVH性能优于钢球凸轮式。
　　4智能四驱控制策略
　　4.1AUTO模式
　　即扭矩管理器会通过采集车辆的一系列输入信息，自动识别当前的行驶状况，并控制车辆的驱动方式。
　　AUTO模式：两驱转成四驱
　　起步或者超车时急加速过程：
　　(1)湿滑、越野、冰雪路面;
　　(2)转弯操作;
　　(3)爬坡。
　　4.2LOCK模式
　　车辆在除特定条件下，均以四驱的方式行驶的驱动方式。
　　LOCK模式：四驱转成两驱。
　　(1)停车场停车过程;
　　(2)高速行驶;
　　(3)刹车但ABS不工作。Lock模式下，刹车但ABS不工作时，扭矩管理器会保持与刹车前相同的状态。
　　(4)ABS工作;
　　(5)ESP作用。
　　5智能四驱系统的标定内容
　　智能四驱系统的标定除了两驱车必须做的标定工作外，还有如下路面状况及工况的标定工作需要完成。
　　(1)停车场机动：要求近似于两驱车的良好操控，没有从电控离合器传出的明显抖动;
　　(2)一般公路驾驶;
　　(3)车辆转弯机动：要求良好的车辆稳定性，没有明显的抖动;
　　(4)低附着系数冰雪路面：要求牵引性能良好，只允许有微量的车轮滑动，良好的操控性能;
　　(5)分离路面过渡工况：要求没有可感觉到的传动系统抖动，过渡到普通路面没有前后轮传动的粘滞自锁;
　　(6)低摩擦系数路面：要求没有可感觉到的传动系统抖动，没有不可控的过度和不足转向;
　　(7)越野砂石路面：要求没有可感觉到的传动系统抖动，没有过度的车轮滑动;
　　(8)备胎：全尺寸备胎(要求对NVH没有不利影响)。非全尺寸备胎(要求对NVH影响尽量小，且能够应对轮胎直径最大小10%的备胎)。
　　6结论
　　开发智能四驱传动系统的车型具有很大的市场潜力，本文在吉利某车智能四驱传动系统的基础上，结合市场上流行的四驱传动系统，简要阐述了四驱传动系统的结构、控制策略、标定内容等，并据此对该传动系统的开发进行指导、评估。通过对各种扭矩管理器关键点的比较，控制策略的对比分析，为吉利后期其它四驱平台的开发积累了经验，优异的四驱传动系统对提高车辆的动力性和操纵性起着举足轻重的作用。