转矩矢量控制技术与电力驱动技术结合

作者:Sven Prawitz 文章来源:AI《汽车制造业》 发布时间:2019-02-18
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GKN公司将转矩矢量控制技术与电力驱动技术结合到一起,这就能够实现对车辆四个车轮的单独控制,在瑞典的汽车测试跑道上,驾驶人可以亲身感受该技术带来的良好的驾驶动态性能和行驶稳定性。

在2017年的IAA车展中,GKN公司展示了eTwinsterX型电驱轴系统,这一系统由一台电动机和一个两档变速器组成。“我们自己开发了电动机控制的逆变器、控制软件和机械装置。”GKN公司AWN和电力驱动板块的负责人Peter Moelgg先生说道。
eTwinsterX型电驱轴系统的电动机的最大输出功率为120kW,转速可达15 000 r/min,四轮驱动技术中有两个可调液压离合器的Twinster双离合驱动模块可使得整个系统能够准确地将负载分配到两个车轮上,实现所谓的转矩矢量控制。Twinster方案具有锁定、切换和转矩限制等功能,eTwinsterX型电驱轴系统除了能够牵引车辆之外,还能改善车辆驾驶的灵敏性、提高行驶的稳定性和动态性能。为了能够对所有性能进行测试,30多年来,GKN公司每年冬季都会选择到瑞典北部城市的试验场地,这一试验场地位于瑞典北部的倍博腾省,除了有积雪和较低温度之外,还有结冰的湖面和小山丘,没有比这测试条件更好的地方了。

梅赛德斯GLA型为试验车型
GKN公司每年都在冬季试验场的严酷环境条件下检验自己开发的新技术,这次试验的样车是梅赛德斯 AMG GLA 45型汽车(图1)。测试结束后将会向媒体和部分客户,包括梅赛德斯 AMG汽车的客户介绍测试结果。

图1 改装后的GLA 汽油发动机轿车前轴有着280 kW 的驱动功率,后轴安装.jpg
GKN公司的工程师们对梅赛德斯批量生产的这款车型进行了彻底的改造,前轴由280 kW的汽油发动机进行驱动。为实现转矩分配, Twinster系统取代了常规的驱动系统。 “我们第一次在汽车前桥中使用了Twinster技术。” Moelgg先生说到,“改造后的后桥使用的是新型的E-Twinster-X电力驱动系统,这样,我们就首次实现了四个车轮的转矩矢量控制了。”在这一驱动调节技术的帮助下就有可能在雪地上实现某个车轮的空转,也就是说车辆并不向前运动。GKN公司配置的电池使得GLA系列的梅赛德斯轿车能够实现插电式四轮驱动混合动力或者全Twinster混合动力系统。

2 000 N・m的转矩
电力驱动轴能够提供3 500 N・m的转矩。两个后轮承受的长期驱动转矩为2 000 N・m。“我们希望在30 km/h的时速时,车轮有足够的转矩空转。”GKN公司负责全球工程技术的经理Michael Ricks先生在谈到公司内部制定的驾驶动态性能指标时说道。给人留下深刻印象的是这种驱动系统在雪地和冰面上的行驶性能。尽管环境和气候条件非常恶劣,但改装后的GLA轿车借助于转矩矢量控制仍然能够在雪地中保持应有的轨迹。试验车中的显示屏能够显示四个车轮的动态负载分配情况:系统能够动态分配输出转矩,表示施加转矩的线条在不停地运动,就像高保真音响中表示频谱的标志一样。
“我已经开了几年车了,但没有一辆车有这样的体验。”GKN公司驱动部门负责人在谈到改装后的GLA轿车时说道。即便是在上坡时,车辆一侧的两个轮胎都处在光滑的冰面上时(即所谓的m-Split-试验)也能够轻松地完成爬坡任务。四轮驱动系统控制着车辆的每一个轮胎,避免了轿车的侧滑。
在谈到何时以及以什么方式将这一方案投放市场时,GKN公司还没有给出明确的答复。调节控制系统还有许多开发工作和细小的调整工作要做。 “我们还没有完成所有的测试。例如,我们还不知道这一系统能够将电动汽车的行驶里程提高多少。” Moelgg先生介绍到: Twinster系统的其他优点是内燃机能够完全独立于驱动系统,这可以完全降低车辆行驶时的阻力。首次模拟试验表明能够将效率提高9%~13%。这一数字可以在试验中加以验证。

多车型应用
进行测试的还有Volvo XC90:它也配有了两套E-Twinster系统和单级减速器和转矩矢量控制系统。当前批量生产的XC90 T8 Twin Enginge汽车已经配用了GKN公司的同轴电力驱动系了。瑞典的这家汽车公司很有可能在将来的车型中采用这种变转矩分配系统和E-Twinder系统。

图2 欧宝Insignia GSI 四轮驱动轿车的强劲牵引力.jpg
已经上市的欧宝Insignia GSI汽车(图2)就采用了四轮驱动和机械Twinster装置。因此不管是瑞典的测试场地还是其他什么实验场地,对GSI汽车来讲都是一样的。弯道行驶时外出的车轮承受着更大的扭矩。这就减小了横摆力矩,保证了更好的驾驭性能。运动型轿车允许有一定的漂移,但不会发生摆尾。

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