概述:
- 分时或全时四驱
- 非承载式车身
这是提到越野车能联想到的两个关键词,在电驱技术应用后,这两个关键词都有可能成为过去式。
使用分时四驱的越野车有北汽BJ40、坦克300、牧马人、大通D90Pro(需定制)等,这是目前拿得出手的民用分四越野车;这种四驱系统有简单可靠但功能有限的特点,动力通过纵置布局的发动机输入到变速箱再到分动箱,所谓“分动”指通过分动箱的齿轮将动力分配到前、后传动轴,最终输入到前后桥的开放式差速器再到车轮。
汽车转弯的时候四个车轮的转速各不相同,想要实现以不同转速运转则需要“差速”,前后桥的开放式差速器正是通过两侧车轮的滚动阻力、自动调整分配到车轮的动力;阻力大获得的动力少、转速低,阻力小获得的动力多、转速高,这样就能实现左右车轮的差速。
但是转弯还需要动力到“分动箱里进行差速”,说白了就是要实现“按照前轮和后轮(前后传动轴)”运行阻力的大小,往前后驱动桥按照不同比例自动分动;分时四驱系统的分动箱没有差速器,挂入四驱后的前后分动比例是固定的50:50,这样就很难在摩擦力较大的道路上转弯,这是分四系统的最大缺点,公路驾驶只能当作后驱车使用。
全时四驱是燃油车的最理想标准,不过这里指的只是基于分时四驱平台进行升级的全四。
- 分动箱+差速器
- 分动箱+差速锁
差速器的功能无需赘述了,也就是实现前后桥按照阻力分配动力。
但如果前轮陷入泥地、后轮还是铺装道路上,前轮的阻力就会比后轮小几乎十倍;此时分动箱的差速器就会给阻力很小的前传动轴分配几乎全部的动力,后轮获得的动力小到连克服阻力都做不到,结果必然车辆“无动于衷”。
想要越野脱困就得让后轮获得足够多的动力,最好是前后轮差不多;此时就需要用分动箱的差速锁锁止差速器的差速功能,说白了就是回到前后50:50的分时四驱状态,这就是差速锁的功能。一辆高标准的全时四驱燃油越野车,需要的是变速箱、分动箱、差速器、差速锁,最好再加上前后桥差速器的差速锁,结构真的很复杂。
复杂的结构等于复杂的操作,也等于足够高的故障率
使用这种全时四驱的车可以参考福特F150、途乐、奔驰G500,以及新晋上市的坦克500,这些车在越野的时候要切换到4L模式,要锁止中差锁,随后开始高强度越野;而一旦驶离越野路段则需要切换到AUTO或其他模式,否则就会出现对分动箱的损伤。4L模式是通过分动箱的齿轮来放大扭矩,最高可以放大4倍,长时间或扭矩功率控制不合理,还有可能“爆分动箱”。
驾驶这样的越野车需要相当的技术和知识储备,否则用车过程中就只有两件事,豁车和修车。
理想的越野车应当做到极限使用也能保证超低故障率,最好不通过分动箱的复杂结构就能实现稳定的智能分动,甚至于不好变速箱才好;因为变速箱的离合器或变矩器都有磨损问题,高负荷运行对变速箱也是个考验。然而燃油车是不可能做到的,内燃机不宜长时间高转速直驱,否则毁得更快,但是电驱系统却能够做到。
燃油车之所以需要分动系统,原因无非是只能装一台内燃式发动机;可是电机的体积很小,没有磨损和高温的问题,转速可以非常高但能耗却会相当低,于是越野车就能够装备多台电机。
普通越野车只需要给前桥和后桥各安装一台电机,于是结构就变成了下面的样子。
- 前桥电机+差速器+差速锁
- 后桥电机+差速器+差速锁
由于电机高转速的电耗也不高,所以不需要变速箱来控制电机转速,传动系统就不需要变速箱;前后车轮由前后电机控制,这样就不需要分动箱了,电控单元可以控制前后桥电机输出功率,可以自由地做到各种前后比例的输出,于是也就不需要差速器和差速锁了,电控分动要比多片式离合器限滑差速器更智能也更可靠。
目前已经有使用这种双电机四驱的乘用车型,只是以轿车和SUV为主,越野车作为小众车型还没有应用;其中知名度较高的唐DM-p就是这样的驱动系统,在前桥没有差速锁的前提下,越野能力已经不输普通越野车了。
在插电混动汽车里倒是有一台越野车,这台车是牧马人PHEV,这辆车的水平如何呢?客观来说是很一般的!因为这套系统压根没有采用双电机驱动,使用的还是传统燃油车的四驱,保留了分动箱的复杂结构,只是串联了一台电机罢了。这样的插混越野车没有电驱系统的精髓,可靠性仍旧不高。
最强的电动四驱应当是“轮毂电机 4×4”,轮毂电机是指驱动电机集成于轮毂的类型,每个车轮都是一台发动机;这样就连前后桥的差速器和差速锁都省去了,电控系统可以自动控制每个车轮的输出功率,单轮脱困会非常轻松,即便是前后桥加上分动箱都用托森差速器,与四轮轮毂电机相比也是小巫见大巫。
电动四驱的可靠性是远超内燃机的,爆发力也有明显的领先优势;不过电动四驱越野车最有意思的还不是驱动系统,在燃油车阵营中有一台特殊的车,参考“三菱帕杰罗”,这台车没有使用非承载式车身,用的是“嵌入式大梁、半承载式车身”。概念简而言之就是把底盘和车架焊接在一起,这样既能实现轻量化又能一定程度提高车身抗扭强度,虽然还是比一般的非承载式结构差一些。
电驱越野车也可以用这种结构,但不需要底盘去加强车身,而是用造型可以非常多样化的动力电池组去加强;有些特殊类型的动力电池的电芯强度很高,电池包的强度也非常高,这样的电池包就能用于提高抗扭强度。
综上所述,电驱系统打造越野车首先能淘汰笨重的非承载式车身,其次可以通过简单的驱动系统大幅提高车辆的可靠性,可以说这样的驱动系统不论是用于打造民用越野车还是军用越野车都是非常理想的选择;所以一直有网传的增程式轮式突击战车,实际上不用参考这种车型,月球车、火星车、主流矿山车以及高铁动车,包括一些舰艇船舶都是电机驱动的。
电驱技术必然会改变汽车。
编辑:天和Auto-汽车科学岛
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