奥迪车身底盘技术解析
文章来源：汽车动力总成
发布时间：2020-12-08
今天，我们就来聊一聊奥迪在不同车型的底盘应用了哪些新的电子技术，同时对其技术进行解析，我想大家通过对下文的了解，会发现原来当奥迪用心玩起底盘技术时，可以这么得心应手。
发动机、变速箱、底盘作为汽车的三大件，其重要性是不言而喻的。底盘作用是支承、安装汽车发动机及其各部件、总成，成形汽车的整体造型，并接受发动机的动力，使汽车产生运动，保证正常行驶。底盘不单单指的是汽车底部车架，它其实是由传动系、行驶系、转向系和制动系四部分组成。
今天，我们就来聊一聊奥迪在不同车型的底盘应用了哪些新的电子技术，同时对其技术进行解析，我想大家通过对下文的了解，会发现原来当奥迪用心玩起底盘技术时，可以这么得心应手。
自锁式中央差速器应用于前置纵向发动机的奥迪车型中（quattro传动系统的核心是自锁中央差速器），采用了纯机械式周转齿轮结构，以40：60的比例将传动扭矩传递给前后轴。
在常规驱动中，驱动扭矩的60％通过直径较大的空心轮及其相关的输出轴传到后轴。40％通过较小的太阳轮进入前轴。这种不对称的动态扭矩分配导致运动处理，强调后方推进力。当差速器传递扭矩时，斜花键会立即产生轴向力。
在最新形式中，中央差速器可以将70％的扭矩转移到前部，或者将多达85％的扭矩转移到后部。高锁定值可实现清晰定义的扭矩分配，并与诸如ESC和车轮选择扭矩控制之类的控制系统进行高精度交互。为了获得更大的动力和驾驶安全性，基于模块化纵向平台的顶级奥迪车型也可以配备运动型差速器。
对于带有横置发动机的紧凑型车型，奥迪使用quattro动力总成，该动力总成具有带液压执行器的电控多片离合器。它安装在后差速器之前的传动轴末端，以优化重量分配。离合器内部是一包成对安装的金属摩擦环，彼此成对安装。每对中的一个环与离合器篮永久啮合，该离合器篮随传动轴旋转。每对中的另一个环连接到通向后差速器的轴。
全轮驱动软件根据大量数据不断计算前后桥之间的正确扭矩分配。当需要扭矩时，高效的电动轴向柱塞泵可在短短几毫秒内建立多达40 bar的液压。它将摩擦片压在一起，从而可以将驱动扭矩可变地传递到后桥。电子控制的多片离合器确保最佳的牵引力，行驶动态和行驶安全性，同时通过主动控制的扭矩分配实现动态操纵。
在带有横向安装发动机的运动型车型中，对多片离合器的管理着重于动力。在此，其特殊的控制原理非常重视与行驶动力学相关的参数。同时，在某些车型中，它基于激活的奥迪驾驶选择模式和电子稳定控制（ESC）。这导致有利于后轴的更频繁，更明显的扭矩分配，这进一步增加了运动感。在运动模式下或禁用ESC时，管理系统允许在摩擦系数低的路面上进行受控漂移。另一方面，在更放松的驾驶模式下，某些型号可能会暂时完全分离离合器以节省燃油。一旦行驶状态发生变化，quattro驱动器就会重新激活。
在奥迪R8中，七速S tronic带有集成的后差速器和限滑差速器，位于发动机后面。集成在前差速器中的电动液压多片离合器在短短几毫秒内就将扭矩通过传动轴传递至前轮。它可以在两个轴之间完全可变地分配扭矩。高性能传动机构和专为中置发动机跑车量身定制的全轮驱动软件相结合，可实现行驶动态，从而在稳定性和敏捷性之间取得前所未有的平衡。
全轮驱动软件根据驾驶情况，驾驶员输入和周围环境不断计算理想的扭矩分配给车轴。例如，多达100％的动力可以流到前轴或后轴。quattro管理已集成到奥迪驾驶选择驾驶动态系统中，该系统提供舒适，自动，动态和个性化四种模式。在性能模式下，它还提供干燥，潮湿和下雪的程序。这些程序使行驶动力学参数适应路面的特定抓地条件。
如果在后轮（例如，摩擦系数低的路面）上的抓地力降低，则电动轴向柱塞泵将离合器内部的离合器片压在一起的压力最大为38 bar；这些板由钢制成，并涂有有机材料。油压越高，从后轴可变地传递到前轴的力就越大。为确保快速建立压力，泵不断循环固定量的油。多片离合器连接到发动机的冷却液循环系统，该系统在汽车前部利用三个大型散热器。该解决方案确保离合器可以在所有条件下完全准确地执行其控制任务。
机械后差速器进一步改善了牵引力和行驶动力。在发动机牵引操作期间，它的锁定效果为25％，在发动机超速期间，它的锁定效果为45％。它针对奥迪R8和主动控制的quattro驱动器的动态特性进行了精确调整。这导致了转向行为，实际上消除了转向不足。
在带有减震器控制的悬架中，传感器测量车身的运动。然后根据路面状况和行驶状况来调节阻尼特性。这样就可以提高驾驶动态性，甚至更加舒适。驾驶员可以在奥迪（Audi）驾驶选择系统中的几种悬挂设置之间进行选择。
底盘控制系统可与新开发的CDC阻尼器配合使用（CDC =连续阻尼控制）。活塞包含电磁阀，可提供非常节能的控制。它们允许液压流体根据需要更快或更慢地流动。中央底盘控制单元，即电子底盘平台（ECP），可在毫秒内处理所有传感器信号，并分别控制每个风门。结合阻尼阀的广泛控制范围，这种强大的管理功能可产生从轻骑到紧操纵的广泛响应。
全轮转向使汽车易于管理，并具有最大的稳定性。转向系统安装在后轴上，该转向系统带有电主轴驱动器和两个履带杆，根据行驶速度，车轮相对于前轮在相同或相反的方向上将车轮转动几度。在低速时，后轮向相反方向转动。因此，汽车变得更加敏捷，其转弯半径也缩小了大约一米（3.3英尺），这在驾驶员操纵和停车期间非常明显。后轮以较高的速度跟随前轮的运动。向同一方向转弯可改善转向响应，并进一步提高规避操纵的稳定性。
该系统的下一个发展阶段是动态全轮转向。它重新考虑了实际可能的极限，因为它允许前后轮的转向角独立调节。它结合了直接的运动型转向响应和稳定的稳定性，解决了古老的目标冲突。前轴动态转向系统的应变阀齿轮装置会根据行驶情况改变其传动比。通过动态转向和后轴转向的组合，总转向比在9.5：1至17.0：1之间变化–在低速时直接，在高速时稳定。
与全轮转向一样，动态全轮转向也集成到了奥迪驱动选择动态操纵系统中，该系统的特性和比率可以在三个阶段中进行调整。动态全轮转向系统从电子底盘平台（ECP）接收命令。它在前后轴上采用转向干预，以将汽车稳定在行驶极限（在转向不足，转向过度和负载变化期间），或者在仅一侧打滑的道路上行驶时。
预测主动悬架是一种完全主动的机电悬架系统。它可以单独增加或减少每个车轮上的负载，以根据需要进行调整。因此，该系统在每种驾驶情况下均主动控制车身的位置。
每个车轮都有一个由48伏主电气系统提供的电动机。电子底盘平台（ECP）每五毫秒将控制信号发送到活动悬架。每个车轴一个动力电子单元处理它们以用于电动机。皮带驱动和紧凑型应变波齿轮传动将电动机的扭矩提高到1,100 Nm （811.3 lb-ft），并将其传输到钢制旋转管上。该管容纳并牢固地连接到预张紧的钛制防滚架上。该条长超过40厘米（15.7英寸），大约22毫米（0.9英寸）尽管强度高，但仍可以扭曲20度以上。力通过杠杆和连接杆从侧倾杆的末端传递到悬架。该力在前桥上施加在自适应空气悬架的气动撑杆上，在后桥上施加在横向连杆上。
主动式悬架的灵活性使行驶特性范围达到了一个全新的维度。如果驾驶员在奥迪驾驶选择系统中选择“动态”模式，则该汽车将成为跑车。与传统的悬架相比，它牢固地变成了弯角，车身侧倾角减小了一半。制动过程中，身体几乎不会下潜。但是，在“舒适”模式下，它可以在任何和所有路面不平整处顺利滑行。主动悬架通过根据各自的行驶情况不断向车身添加能量或从车身去除能量来沉降上部结构。这大大降低了系统的能耗。它的平均功耗在10到200瓦之间。
主动式悬架与奥迪preSense360˚安全系统相结合，还增强了被动式安全性。该系统使用中央驾驶员辅助控制器（zFAS）中联网的传感器来检测汽车周围发生碰撞的风险。如果即将以超过25 km /h （15.5 mph）的速度发生侧面碰撞，悬架执行器将在半秒内将裸露侧面的车身提升80毫米（3.1英寸）。结果，碰撞被引导到车辆的甚至更坚固的区域，例如下纵梁和地板结构。与不抬起身体的侧面碰撞相比，乘员的负担减少了多达50％。
动态转向根据奥迪驱动选择操纵系统中的行驶速度，转向角度和所选模式，使转向比最多变化100％。中心组件是转向柱中的叠加齿轮，该叠加齿轮由电动机驱动。它被称为应变波齿轮，结构紧凑，重量轻且抗扭转。它无间隙，精确且摩擦小。传动装置可以非常迅速地传递巨大的扭矩，并达到很高的效率。
应变波齿轮装置仅通过三个关键部件来执行其任务。电动机使椭圆形的内部转子旋转，该内部转子通过与转向输入轴相连的滚珠轴承使薄壁太阳轮变形。在椭圆的垂直轴上，它与空心轮啮合，空心轮带有链轮并作用在转向输出轴上。当内部转子旋转时，椭圆的长轴移动，从而使其进入齿啮合区域。由于太阳轮的齿数比空心轮的齿数少，因此两者相互之间表现出相对运动，即相互叠加。快速运行的电动机的大传动比使得可以快速而精确地建立该传动比。
在低速行驶时–在城市交通和机动操作中–动态转向非常直接地运行；只需要转动方向盘两圈，即可从终点到终点移动。助力转向助力也很高，使得停车操作非常容易。在乡村道路上，转向响应和转向助力的直接性逐渐降低。在快速高速公路上，采用间接传动比和低功率辅助来消除不稳定的转向运动，从而实现令人印象深刻的直线跟踪。
动态转向与电子稳定控制程序ESC紧密配合，可实现运动操控性和驾驶安全性。如有必要，它会略微反转向；它的轻微干预（大多数情况下不会引起驾驶员注意）减少了在大多数情况下由于负载变化而导致的转向不足和转向过度。在摩擦系数分开的路面上制动时，该系统可通过稳定转向干预来提供帮助。
动态转向所需的校正时间少于制动系统在车轮上产生压力所需的时间。在许多情况下，它可以处理主要工作-不需要制动干预，或者它们仅起到阻尼作用，从而降低行驶速度。在行驶安全性和运动性方面的优势在高速行驶以及在光滑的表面（例如雪）上尤为明显。
奥迪e-tron是首款采用电液集成制动控制系统的电动批量生产车型。车轮制动器通过液压方式操纵，加强件通过电动方式操纵，而操纵通过电子方式操纵。控制单元检测驾驶员踩下制动踏板的力，并计算在毫秒内需要多少制动扭矩。如果再生扭矩不足，则还会产生用于传统摩擦制动器的液压。通过电主轴驱动装置运动，活塞将制动液推入制动管路。从发动机制动器到纯摩擦制动器的过渡很平稳，驾驶员没有注意到。第二个活塞通过耐压元件为驾驶员的脚产生熟悉的踏板感觉。得益于此制动踏板模拟器，驾驶员不受液压系统状况的影响。在ABS制动的情况下，压力的增加和降低不会以刺激性的强烈脉动形式出现。
当驾驶员用力踩下左侧踏板以使减速度超过0.3 g时，将激活电液制动系统。否则，奥迪e-tron通过两个电动机通过再生进行减速。制动控制系统可以非常精确地为车轮制动器建立制动压力，并且其速度是传统系统的两倍。当执行自动紧急制动时，在开始施加制动与衬块和制动盘之间存在最大制动压力之间只有150毫秒。这仅是眨眼之间的距离，并且产生了惊人的短制动距离。即使在极慢的速度下（例如在操纵过程中），汽车也会通过车轮制动器减速，因为在这种情况下，这比电动制动更有效。否则，电动机将不得不使用宝贵的电池电流来在低转速下主动减速。
电动液压集成式制动控制系统的“线控制动”技术可设置更大的气隙，即，制动衬块和制动盘之间的距离更大。这样可以最大程度地减少可能产生的摩擦和热量，并为车辆的远距离行驶做出积极贡献。
机电主动侧倾稳定功能可确保在收卷的平稳性和运动性操控之间实现广泛的扩展。在前后轴上，每个稳定器的两半之间，有一个紧凑的电动机，带有三级行星齿轮组。在直线行驶时，悬架控制可确保稳定器的两个半部在很大程度上彼此独立地起作用。这样可以减少在崎岖不平的道路上突然出现的质量振动，从而提高乘坐舒适性。但是，在运动节奏上，重点在于最佳侧倾补偿。稳定器的两半作为一个单元，并通过电动机的传动沿相反的方向扭曲；转弯时，侧倾角显着降低，车辆的操纵变得更加牢固和动态。
机电主动侧倾稳定系统从强大的48伏电气子系统中汲取能量，并充当同流换热系统：如果一根车轴上的车轮在道路颠簸处偏转的程度相差很大，它们就会激发稳定器–机电主动侧倾稳定系统电动机现在将每个脉冲转换为电能。该能量存储在电气子系统的锂离子电池中，从而确保了电动主动侧倾稳定系统的总体能量平衡明显优于液压系统。此外，主动侧倾稳定无需维护，因为它不使用油。
注：文章中引用数据和图片来源奥迪官网
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