集成全轮驱动系统的混合动力技术

发布时间:2010-12-15
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随着汽车技术的发展,人们对车辆安全和驾驶性能的要求越来越高,因此汽车制造商在前轮驱动轿车的基础上开发出了AWD全轮驱动系统SUV。

与传统的基于后轮的四轮驱动SUV相比,基于前轮驱动轿车平台开发出来的AWD全轮驱动系统SUV,可共享更多的零件和设计,缩短更多的开发周期和成本,目前已经成为业界的热点。

全轮驱动系统

在普通前轮驱动车辆的发动机后面,全驱系统增加了取力器,并与变速器差速器壳体连接,将扭矩转换传递方向后,通过虎克传动轴输出到集成在后桥上面的扭矩管理器。AWD系统车辆的前后轮则都介入了车辆动力驱动,所配置的扭矩管理系统可根据车辆行驶状况,动态适时地分配一定比例的扭矩到后轮,改进汽车操控性及安全性。

1. 牵引力控制

光滑路面上,汽车的前轮由于过小的附着扭矩可能出现打滑现象,AWD系统在获取车辆状态信息后,能将一定的扭矩传递到后轮,防止车辆在湿滑路面上驱动轮空转,保障车辆能够平稳流畅地起步、加速。

2. 车辆动态控制

前轮驱动车辆极限过弯时,前轮抓地力较弱,会导致转向不足。而后轮驱动车辆在弯道行驶过程中存在有转向过度的倾向。AWD系统中的扭矩管理器则可将根据车辆行驶状态及转向轮状态,在前后轮之间动态地分配扭矩,将车辆行驶特征更加“中性化”,改善车辆安全行驶性能。

在正常路面行驶状况下,扭矩管理器离合分离,车辆处于前轮驱动模式以达到省油的效果。一旦前轮打滑,或者动态状态临近失控时,扭矩管理器可主动激活,适当地分配前后扭矩以改善动态控制及牵引力效果。当汽车驾驶员在复杂的路面状态下时,AWD系统也可切换到四驱锁死模式,后轮提供恒定的扭矩,以使汽车具备更好的越野性能。

3. 基于AWD系统的混合动力

随着燃油价格的上涨,消费者更加关注于车辆的燃油性能,政府对车辆排放标准的要求也越来越高,于是很多汽车制造商投入了更多的精力用于混合动力与电动汽车的开发。美桥公司(AAM)在基于本身所擅长的全轮驱动产品之上,正在致力于并联式混合动力电子后驱系统(E-RDM系统)的研发。

与现有市场上的混合动力系统相比,AAM公司的E-RDM系统在汽车前轮保留汽油动力系统,在后轮加上独立的电力驱动动力系统。前后轮控制系统既相互联系,又可分别控制,其结
构简单,还附加上了额外的全轮驱动功能,提高了车辆燃油效率,改善了车辆驾驶性能。E-RDM电子控制单元通过车辆数据总线获取车辆动态信号,实时调整电驱动后桥输出扭矩以改善车辆动态状态(见图1、图2)。


图一

E-RDM混合动力系统通过如下功能实现高水平的能耗效率:

1. 车辆暂停时,如车速为零且制动踏板持续3~5s,系统关闭汽油发动机,车辆无怠速能耗。

2. 车辆低速行驶时,鉴于汽油发动机此时利用效率很低,车辆依靠启动电驱动后桥及前端高功率启动电机驱动行驶。

3. 车辆高速行驶时,汽油发动机有高燃油效率的优势,仅依靠汽油发动机提供车辆动力,同时,车辆ECU监测蓄电池能量状态,依据具体的状态可提供充电功能。

4. 车辆减速或制动时,电机作为制动元件再生回收制动能量。另一方面,由于电力驱动系统放置在后轮上,汽车重量前后分配比例更合理,车辆底盘布置空间有更大的灵活度。

电驱动后桥是实现混合动力技术的核心元件,主要由电子控制单元、电机(或制动发电式电机及电控离合器)、壳体、齿轮组和差速器总成组成,其功能为减速增扭,分配扭矩到左右半轴驱动后轮运转。对普通的乘用车,额定输出扭矩可达1200N.m,可配速比为4~6,最大输入转速为10000r/min,电驱动后桥模组采用轻质铝合金壳体,这赋予了后桥高强度、低重量。单向通气阀的设计平衡了车辆在行驶过程中因温度变化产生的压力差,集合波纹弹簧的差速器总成保证了零间隙输出。


图二

AAM的E-RDM电驱动后桥将传统的全轮驱动技术转化到混合动力系统中,使混合动力系统兼备汽油发动机驱动和纯电动两种车型的优点,在绿色能源汽车的理念上保证了更好的动力性和安全性。

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