什么是扭矩矢量控制(torque vectoring)或扭矩分配?它是如何工作的?

Antonio Roncero    @roncero_antonio    7 December 2021     5 min.
什么是扭矩矢量控制(torque vectoring)或扭矩分配?它是如何工作的?

各大厂商越来越多地宣传其新车在弯道中的出色表现,尤其是高性能车型,这要归功于扭矩矢量控制技术。我们来介绍一下它是什么,以及它是如何工作的。

torque vectoring

无论是售价75,000欧元的高性能车,比如Audi RS 3,还是价值五十万欧元的豪车,比如Ferrari SF90 Stradale,甚至是超跑,比如McLaren P1……各款车型都以各自的方式采用扭矩矢量控制或扭矩分配技术来优化动态性能。这项技术在Mitsubishi赢得世界拉力锦标赛冠军后开始普及,并应用于其经典的民用车型Lancer Evo的历代产品中,不过当时它被称为另一个名字:主动横摆控制(active yaw control)。那么,扭矩矢量控制是什么,它又是如何工作的?

关乎抓地力的问题

基本上,扭矩矢量控制或选择性扭矩分配技术能够对一根车轴上每个车轮所接收的发动机扭矩进行可控的调节。这是开放式差速器无法实现的,因为它的扭矩分配固定为50/50,若不借助额外的控制系统便无法改变。

那么,我们为什么需要扭矩矢量控制呢?因为过弯时,外侧车轮比内侧车轮更有能力将动力传递到地面,而内侧车轮的载荷更小。通过对车轮进行选择性的扭矩分配,可以促进车辆改变行驶轨迹,从而补充转向系统带来的转向效果。

Audi Rs 3 Prototype

因此,车辆的动态表现得以提升,尤其是在驾驶性能导向的驾驶中。换句话说:借助扭矩矢量控制,车辆可以更快地过弯,因为该技术能够减少转向不足(即车辆在弯道中直线行驶,需要更大幅度地转动方向盘,同时限制了轮胎向地面传递动力的能力),也能增加转向过度的程度,甚至让车辆出现甩尾。

选择性扭矩矢量分配系统

虽然大多数扭矩矢量控制系统用于四轮驱动的车辆,但在前轮驱动或后轮驱动的单轴驱动车辆上同样可以找到它们。其目标是相同的:将更多扭矩输送到更有能力将动力传递到地面的车轮上,即弯道外侧的车轮。能分配多少?这取决于系统根据抓地力所能控制的程度。

 

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为实现这一目标,各厂商采用了不同的系统。最简单的方式是通过ABS和ESP电子稳定程序对车轮进行选择性制动。当弯道内侧车轮开始难以向地面传递动力时,对其进行制动,便能产生自锁效应,从而控制扭矩的分配。从某种程度上说,电子稳定控制系统的工作原理与此有许多相似之处,只是目标完全不同:这里是通过对制动器进行选择性作用,产生一个与将车辆带离行驶轨迹的横摆力矩方向相反的横摆力矩(绕车辆垂直轴线的运动),从而提升安全性。

为了更好地理解,扭矩矢量控制系统的作用是推迟ESP应介入的时机,从而更充分地利用发动机功率和轮胎抓地力。ESP可以直接切断转向不足或转向过度的趋势,以避免偏离行驶轨迹,而扭矩矢量控制系统则能够根据我们的需要,使车辆的转向不足或转向过度的程度更大或更小,从而让车辆更快地通过弯道。

Audi Rs 3 Prototype

其他选择性扭矩矢量分配系统则采用电子控制的限滑差速器,或在差速器输出端使用电液离合器。Audi,例如,在其quattro车型上提供可选的运动型差速器,可以在后轴车轮之间实现可变的扭矩分配。而在全新的Audi RS 3上,则从原先搭配中央差速器的多片离合器,改为新的RS扭矩分配后差速器(RS Torque Splitter),它能根据纵向和横向加速度、油门开度、所选挡位、车轮转速等因素,在该车轴的两个车轮之间进行可变且主动的扭矩分配……甚至还有一种可以实现可控漂移的模式!

 

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如今,随着新一代电动汽车的到来,扭矩矢量控制迈入了新的阶段。每个车轴配备一台电机,车轮之间的扭矩控制就变得简单得多。而在同一车轴配备双电机的车型中,例如Audi e-tron S,每台后驱电机都能够直接将扭矩输送到对应的车轮,无需机械差速器。这不仅能够处理非常高的牵引扭矩,而且只需几毫秒即可完成。

可以想象,扭矩矢量控制的巅峰之作出现在每个车轴都配备一台电机的电动车上,在这种配置下,对每个车轮的扭矩进行独立控制的可能性几乎是无限的。正是依靠这一点,Rimac Nevera这样拥有近2,000 CV动力的车型,才能精准地控制向路面输送的动力。


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