有這配置的車(chē)八成好開(kāi) 扭矩矢量分配解析

　　【太平洋汽車(chē)網(wǎng) 技術(shù)頻道】操控性如何是評(píng)價(jià)一臺(tái)車(chē)好不好開(kāi)的重要標(biāo)準(zhǔn)之一，隨著人們對(duì)車(chē)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(chē)輛運(yùn)用了扭矩矢量分配技術(shù)，這種技術(shù)對(duì)能有效地實(shí)現(xiàn)人們對(duì)車(chē)輛操控性的苛刻的需求。

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　　近年來(lái)ESP電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)的作用漸漸被大眾所了解，同時(shí)成為購(gòu)車(chē)時(shí)主要考慮的一項(xiàng)、電子LSD也變得越來(lái)越流行，那么我覺(jué)得扭矩矢量分配應(yīng)該是接下來(lái)要慢慢被推廣的了。雖然ESP和電子LSD可以使汽車(chē)保持穩(wěn)定行駛和脫困性能，但扭矩矢量控制才是大boss，因?yàn)槲覀兘酉聛?lái)要講的扭矩矢量控制單元它可以克服汽車(chē)的物理限制，提高車(chē)輛操控靈活性和穩(wěn)定性。

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

　　轉(zhuǎn)向不足和轉(zhuǎn)向過(guò)度都是很危險(xiǎn)的，還記得TopGear有一集中大猩猩通過(guò)一個(gè)視頻給我們演示了轉(zhuǎn)向不足和轉(zhuǎn)向過(guò)度的后果：

【轉(zhuǎn)向不足和轉(zhuǎn)向過(guò)度的后果】

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

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

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

　　無(wú)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(gè)力我們可以用一個(gè)圓來(lái)模擬，它是以輪胎附著力極限為半徑畫(huà)的一個(gè)圓，它代表著輪胎在當(dāng)前路面情況下的最大摩擦力。

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

　　這個(gè)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(chē)輛在過(guò)彎的時(shí)候，也會(huì)改變輪胎的摩擦圓。

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

　　在過(guò)彎時(shí)，雖然內(nèi)側(cè)車(chē)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(chē)輪扭矩過(guò)大，而外側(cè)車(chē)輪扭矩不足的情況。

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

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

　　下圖就是理想的過(guò)彎狀態(tài)，不僅將輪胎抓地力發(fā)揮到極限，同時(shí)兩側(cè)車(chē)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(chē)輪之間會(huì)產(chǎn)生扭矩差，這時(shí)車(chē)輛會(huì)產(chǎn)生橫擺力矩，提高車(chē)輛操控穩(wěn)定性。這里需要特別強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)，兩側(cè)車(chē)輪差速轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生與來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩?zé)o關(guān)，它可以在駕駛員不加速，滑行時(shí)也產(chǎn)生扭矩差。

　　扭矩矢量分配在不需要?jiǎng)x車(chē)的情況下，車(chē)輛也可以在過(guò)高的轉(zhuǎn)彎保持穩(wěn)定，提高安全性。當(dāng)駕駛者對(duì)彎道預(yù)判錯(cuò)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。

　　那么這一系列的工作是怎么實(shí)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(lái)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(dòng)以及后輪驅(qū)動(dòng)車(chē)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(shí)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(dòng)器以及驅(qū)動(dòng)控制裝置等部件。

　　我們先來(lái)看一段視頻：

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

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

　?、诋?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)有動(dòng)力輸入的情況下發(fā)生左轉(zhuǎn)向時(shí)，右側(cè)的制動(dòng)器被激活，同時(shí)將扭矩按實(shí)際需要較多地分配給右側(cè)車(chē)輪。

　?、郛?dāng)主減速器沒(méi)有扭矩輸入的情況下，車(chē)輛減速行駛同時(shí)左轉(zhuǎn)，右側(cè)的制動(dòng)器也會(huì)被激活，左右兩側(cè)的車(chē)輪仍可以產(chǎn)生扭矩差，從而形成橫擺力矩。

　　為了更加精細(xì)地控制兩側(cè)車(chē)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(jì)算方式結(jié)合的方法。

　　第一種是通過(guò)電腦收集到的方向盤(pán)轉(zhuǎn)角、車(chē)輛行駛速度等數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，計(jì)算出理想的橫擺角速度，然后在與實(shí)測(cè)到的車(chē)輛橫擺角速度作比較，在得到橫擺角速度偏差后，再通過(guò)扭矩矢量分配單元進(jìn)行兩側(cè)車(chē)輪的扭矩分配，從而糾正橫擺力矩。

　　第二種是通過(guò)電腦利用算法將當(dāng)前方向盤(pán)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(jì)使得系統(tǒng)能擁有非常精準(zhǔn)地控制制動(dòng)力，使車(chē)輪能獲得理想的扭矩。

　　因?yàn)槌杀具^(guò)高，目前這種扭矩矢量分配大多只用在豪華車(chē)上，例如我們上文所提到的寶馬X5、X6，還有路虎攬勝運(yùn)動(dòng)版、福克斯RS、雷克薩斯RCF等等。同時(shí)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?jiǎng)P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(shuō)是對(duì)這系統(tǒng)最大的肯定，下放到更多車(chē)型上只是時(shí)間上的問(wèn)題了。（圖/文：太平洋汽車(chē)網(wǎng) 遲東寧）