關(guān)于汽車扭矩矢量分配技術(shù)的解析

操控性如何是評價一臺車好不好開的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，隨著人們對車輛操控穩(wěn)定性和靈活性需求的提高，目前已經(jīng)有許多車輛運用了扭矩矢量分配技術(shù)，這種技術(shù)對能有效地實現(xiàn)人們對車輛操控性的苛刻的需求。

扭矩矢量分配究竟是什么東西？

近年來ESP電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的作用漸漸被大眾所了解，同時成為購車時主要考慮的一項、電子LSD也變得越來越流行，那么我覺得扭矩矢量分配應(yīng)該是接下來要慢慢被推廣的了。雖然ESP和電子LSD可以使汽車保持穩(wěn)定行駛和脫困性能，但扭矩矢量控制才是大boss，因為我們接下來要講的扭矩矢量控制單元它可以克服汽車的物理限制，提高車輛操控靈活性和穩(wěn)定性。

扭矩矢量分配具體能做什么？

當(dāng)汽車在轉(zhuǎn)向不足運行時，扭矩矢量分配控制將更多的扭矩給外側(cè)車輪，以幫助車輛的操控，優(yōu)化車輛的轉(zhuǎn)向能力，使車輛按照駕駛員的意圖行駛。如果汽車過度轉(zhuǎn)向，它會將更多扭矩傳遞給內(nèi)側(cè)車輪，替駕駛員修正轉(zhuǎn)向。

【轉(zhuǎn)向不足和轉(zhuǎn)向過度的后果】

導(dǎo)致轉(zhuǎn)向不足和轉(zhuǎn)向過度的原因很多，其中轉(zhuǎn)向不足大部分是前驅(qū)車，轉(zhuǎn)向過度則更多是后驅(qū)車，但是也不能一概而論，因為這跟懸掛調(diào)校設(shè)計、車身前后的重量分配等等有關(guān)。

通過引入扭矩引導(dǎo)系統(tǒng)，車輛的靜平衡變得不那么重要了。近年來，奧迪的操控性已不再落后于將車輛靜平衡處理得較完美的寶馬，這個系統(tǒng)功不可沒。

走近科學(xué)：揭秘扭矩矢量分配工作原理

這個控制系統(tǒng)到底是什么，為什么有這么厲害的功能？接下來我們就來正式揭秘這個操控界的大BOSS吧。

無論是加速、轉(zhuǎn)向還是減速，都與輪胎的附著力相關(guān)，輪胎一旦失去附著力，就意味著失控。這個力我們可以用一個圓來模擬，它是以輪胎附著力極限為半徑畫的一個圓，它代表著輪胎在當(dāng)前路面情況下的最大摩擦力。

舉個極端點的例子，當(dāng)加速和轉(zhuǎn)向都落在摩擦圓臨界點：

這個摩擦圓在干燥路面、雨天濕地、雪地、結(jié)冰路面有不同的大小。

除此之外，在車輛在過彎的時候，也會改變輪胎的摩擦圓。

在車輛轉(zhuǎn)彎行駛時，兩側(cè)車輪由于離心力的關(guān)系，使兩側(cè)車輪發(fā)生垂直載荷的轉(zhuǎn)移，在彎內(nèi)側(cè)的車輪垂直載荷相對外側(cè)車輪較小，導(dǎo)致車輪與地面的摩擦力發(fā)生變化。

在過彎時，雖然內(nèi)側(cè)車輪的摩擦圓變小，而差速器仍采用扭矩平分的方式分配扭矩，這就造成了內(nèi)側(cè)車輪扭矩過大，而外側(cè)車輪扭矩不足的情況。

這時我們從摩擦圓中可以發(fā)現(xiàn)，外側(cè)車輪得到的驅(qū)動力與轉(zhuǎn)向所需的側(cè)向力之和仍未達到摩擦力極限，也就是摩擦力沒有得到充分的利用，如果增加動力的輸出，可能會導(dǎo)致內(nèi)側(cè)車輪出現(xiàn)打滑。

在扭矩矢量分配的作用下，外側(cè)車輪可以獲得內(nèi)側(cè)車輪的部分扭矩，兩側(cè)車輪的摩擦力得到充分利用，大家各取所需。通過對外側(cè)車輪扭矩增加可以提升操控穩(wěn)定性。

下圖就是理想的過彎狀態(tài)，不僅將輪胎抓地力發(fā)揮到極限，同時兩側(cè)車輪都在縱向以及橫向的抓地力上取得平衡。

隨著矢量分配扭矩，兩側(cè)車輪之間會產(chǎn)生扭矩差，這時車輛會產(chǎn)生橫擺力矩，提高車輛操控穩(wěn)定性。這里需要特別強調(diào)一點，兩側(cè)車輪差速轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生與來自發(fā)動機的扭矩?zé)o關(guān)，它可以在駕駛員不加速，滑行時也產(chǎn)生扭矩差。

扭矩矢量分配在不需要剎車的情況下，車輛也可以在過高的轉(zhuǎn)彎保持穩(wěn)定，提高安全性。當(dāng)駕駛者對彎道預(yù)判錯誤，扭矩矢量分配可以讓駕駛者更少的慌亂和更少的轉(zhuǎn)向修正，以此降低事故的發(fā)生。

寶馬X5中控顯示屏可以顯示出在當(dāng)前情況下，扭矩矢量分配的情況。

ZF扭矩矢量控制系統(tǒng)介紹

那么這一系列的工作是怎么實現(xiàn)的呢？我們就以寶馬X5和X6上所搭載的由ZF提供的扭矩矢量控制為例來介紹吧。ZF推出的扭矩矢量后橋控制系統(tǒng)可用于四輪驅(qū)動以及后輪驅(qū)動車輛，我們上文所介紹的主要由左右兩側(cè)兩輪上的扭矩矢量分配，前后扭矩矢量分配暫時不做介紹。

寶馬X5所搭載的ZF扭矩矢量控制單元中主要包括了行星齒輪組、多片濕式制動器以及驅(qū)動控制裝置等部件。

三種工作模式

看完以上視頻我們可以發(fā)現(xiàn)，實際上ZF的扭矩矢量分配的工作是通過激活左、右上的制動器來實現(xiàn)扭矩矢量分配的，制動力度決定了兩側(cè)扭矩分配的大小，而制動力度的大小是由ECU控制。

①在直行的時候兩側(cè)的制動器都不工作，矢量分配單元作為一個整體與半軸一起轉(zhuǎn)旋，與普通差速器一樣。

②當(dāng)發(fā)動機有動力輸入的情況下發(fā)生左轉(zhuǎn)向時，右側(cè)的制動器被激活，同時將扭矩按實際需要較多地分配給右側(cè)車輪。

③當(dāng)主減速器沒有扭矩輸入的情況下，車輛減速行駛同時左轉(zhuǎn)，右側(cè)的制動器也會被激活，左右兩側(cè)的車輪仍可以產(chǎn)生扭矩差，從而形成橫擺力矩。

ECU是如何得到精準(zhǔn)的橫擺角的呢？

為了更加精細(xì)地控制兩側(cè)車輪扭矩矢量分配，X5所使用的扭矩矢量分配單元采用了兩種電腦計算方式結(jié)合的方法。

第一種是通過電腦收集到的方向盤轉(zhuǎn)角、車輛行駛速度等數(shù)據(jù)進行分析，計算出理想的橫擺角速度，然后在與實測到的車輛橫擺角速度作比較，在得到橫擺角速度偏差后，再通過扭矩矢量分配單元進行兩側(cè)車輪的扭矩分配，從而糾正橫擺力矩。

第二種是通過電腦利用算法將當(dāng)前方向盤轉(zhuǎn)角下所需的矢量分配扭矩，從而獲得預(yù)想中的橫擺角速度。

這樣的設(shè)計使得系統(tǒng)能擁有非常精準(zhǔn)地控制制動力，使車輪能獲得理想的扭矩。

總結(jié)：

因為成本過高，目前這種扭矩矢量分配大多只用在豪華車上，例如我們上文所提到的寶馬X5、X6，還有路虎攬勝運動版、?？怂?a href="http://www.wenjunhu.com/tags/rs/" target="_blank">RS、雷克薩斯RCF等等。同時扭矩矢量分配單元供應(yīng)商除了我們上文介紹的ZF外還有吉凱恩，日立等等，目前許多豪華品牌已經(jīng)將其搭載于自己明星產(chǎn)品中，可以說是對這系統(tǒng)最大的肯定，下放到更多車型上只是時間上的問題了。