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四驱汽车的终极形态:轮毂电机4×4

 逍遥_书斋 2022-05-07 发布于河南

问:

电动四驱车能不能越野,假设能的话,越野能力相比燃油车是高还是低?


很多越野爱好者都提出过这个问题,由于时间有限无法一一回复,这里就做个统一的解答吧。

按照可靠性和越野能力排名,标准如下。

  1. 轮毂电机 4×4
  2. P3+P4
  3. 纵置四驱燃油车

排序就是这样了。

先从燃油车看起,参考下图,燃油动力越野车总会用纵置发动机布局,匹配圆筒型的纵置变速器,再通过分动箱连接前后传动轴到前后桥。

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结构很复杂,动力的传递流程如下。

  • 发动机
  • 变矩器/离合器
  • 变速器
  • 分动箱
  • 差速器
  • 前后桥

越野车的分动箱里要集成多片式离合器限滑差速器或牙嵌式差速锁,分时四驱越野车没有这些差速器和限滑差速器,也没有差速锁;纯机械结构分离就是后驱,锁止就是四驱,锁止后的前后桥会按照50:50的比例稳定分动,无法按照前后桥的运行阻力进行不同比例的智能分动,结果是无法铺装道路使用四驱系统,否则会磨损传动系统。

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高标准的越野车需要在铺装道路使用四驱,于是就得给分动箱加上差速器;差速器的功能是按照运行阻力智能分配动力,比如前桥阻力大则获得动力少,动力会更多地传递到阻力小的后桥,反之亦然——假设前轮在泥地里、后轮在铺装路面上,前后轮和前后桥的运行阻力差值可以接近10倍;于是后桥获得的动力极小、前桥获得的动力极大,结果是前轮在泥地里继续打滑,车辆还是无法脱困。

于是还得给分动箱加上差速器锁,在需要越野的时候锁止差速器,回到前后50:50的分时四驱状态。

动力分别达到前桥和后桥之后,连接的首先是差速器,没有差速器就没法转弯,因为转弯时必须让不同车轮以不同的速度行驶,不同的转速需要的是获取不同的动力;车桥的差速器就是给两侧车轮进行分动的,那么如果车轮没有差速锁的话,单侧车轮打滑还是无法脱困。

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总结:

燃油动力四驱车需要有分动箱差速锁、前桥差速锁、 后桥差速锁才能有足够高的越野能力,基础还得有分动箱差速器、前桥差速器、后桥差速器,再加上变速器……真复杂!结构愈复杂故障率越高,越野车总是会高频率的维修变速器、差速器、差速器,错误的操作甚至会直接让分动箱或车桥报废。

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P3+P4实现了结构精简

燃油动力四驱越野车之所以要用这么复杂的结构,原因是车辆只能装备一台内燃式发动机;这种发动机的能耗很高且体积很大,还要配备变速器,所以一台车只能装一台发动机。而内燃机输出动力只能朝向一个方向,于是就要把动力“一分为二”,再通过前后桥差速器“二分为四”。

如果能在前桥装备一台发动机,只负责驱动前轮;

如果能在后桥装备一台发动机,只负责驱动后轮;

这样的四驱车是不是就能省下分动箱、差速器、差速锁、传动轴这套复杂的结构了呢?

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当然是可以的。电动机的损耗极低且体积小巧,前后桥各安装一台的能耗都要比同级燃油车低很多;重点是电动机不需要变速器,只需要匹配一个“1AT”概念的单速比减速器就可以直接驱动车轮,于是燃油车的“传动系”不存在了,电动越野车只剩下了发动机,可靠性显然要高太多。

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电动四驱越野车最终只剩下前后桥电机、减速器和差速器,加上差速锁就可以达到燃油越野车或的极限标准。

然而最理想的标准还是“轮毂电机4×4”!

轮毂电机顾名思义,是集成在“车轱辘”里面的电机,电机也是发动机的一类,那么四个车轮都是轮毂电机就等于有四个发动机!——不再需要差速器,也不再需要差速锁。需要的只是聪明的电控系统,由电脑来执行差速和“锁止”的操作,燃油动力四驱车在三把锁全部锁止后,每个车轮的动力都是“四分之一”,轮毂电机四驱越野车可以由电脑决定给哪个车轮全部的动力,单轮脱困更可靠。

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轮毂电机四驱越野车可以有极高的可靠性,只要做好对轮毂的保护即可;这就是为什么燃油动力越野车必然会被淘汰的原因,结构过于复杂,故障率过于高,同时耗油量也比较大,这些缺点与电动越野车对比过于突出了。

只不过目前还没有真正的电动、插混或增程越野车量产,越野车毕竟是冷门车型,技术的应用要从主流车开始;预计2022~2023年会有些纯电动越野车,或没有里程焦虑的增程或插混越野车与皮卡陆续上市,不着急用车可以观望一段时间。

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编辑:天和Auto-汽车科学岛

天和MCN发布,保留版权保护权利

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