电动四驱特点解析:可靠性、越野能力、差速逻辑
新能源汽车的普及对于普通代步车的用户而言没有什么遗憾,理想的加速能力、NVH、用车成本带来的都是惊喜,无非是长途驾驶的充电效率略低,但也能够通过足够低的成本来补偿;但是对于越野车爱好者而言还是感觉有些忧心,当有一天燃油车停产后,还会有能够翻山越岭、跋山涉水的汽车吗?
似乎驾驶一台电动汽车越野是不太能接受的事情,涉水会不会“漏电”、越野会不会“打滑”、长途穿越如何保证续航,这些都是顾虑;然而这些也都是“多虑”,咱们就先来讨论电动汽车的涉水能力吧。
越野车短暂涉水驾驶需要考虑的问题首先是「涉水深度」,普通越野车的极限在70-80厘米区间,判断深度的参照因素为发动机进气口与地面的垂直高度;燃油车装备的内燃机是不能进水的,因为水相对空气而言基本为无法压缩,一旦大量的水从进气口流入燃烧室,水量大于燃烧室的容积则会造成活塞无法达到上止点的问题,曲轴被迫停转发动机就要熄火。所以燃油车的涉水深度其实很低,即便加装高位进气单元也还是有很多顾虑。
高位进气是将进气口引导到前档某一侧,参考下图。
这种进气道保证了发动机燃烧室不会进水,可是发动机舱里还有很多电子单元;比如最核心的ECU(行车电脑)基本没有防水能力,但发动机的各个系统的运行都要依靠ECU的运算控制,一旦行车电脑进水车辆照样会熄火抛锚。其次保险盒里的很多保险丝也怕水,变速箱的恒压通气孔也有可能进水。
但是这些问题都是电动汽车不需要担心的,因为电机不怕水、运行也不依靠空气,可以说空气反而是阻力;动力电池组通过电控单元将电流输送到电机行程磁场,与永磁体或线圈磁极互斥即可驱动转子运转,在真空环境中都可以运转。所以涉水不用担心发动机,乘用车型的电机又不配备变速箱,动力电池组至少有IP67级的密封,线束也会有高标准的防水保护;可以说电动汽车与燃油车相比就像是“三防机”和普通手机的差距,带上氧气瓶能让电动汽车当成潜水艇来开,当然前提也是做好12V电路的防水保护。
电动四驱的越野极限高吗?
有这个疑惑则说明对于燃油动力越野车也缺乏概念,先谈“差速锁”吧。
燃油车的动力通过变速箱和分动箱之后,会由前后传动轴驱动前后桥的“差速器”运转,差速器连接半轴再驱动车轮;差速器的功能是保证车辆可以转弯,由于四轮的转弯半径不同但周长基本相同,转弯时就要以不同转速运转才能行驶出不同的距离。差速器的功能是按照车轮的滚动阻力与差速器的相互作用力调整往两侧车轮分动的比例,简而言之就是阻力大的车轮获得的动力少、反之则多,转速一慢一快就能正常转弯了。
(转弯时车身侧倾改变了两侧车轮的正压力,正压力直接决定车轮摩擦力,滚阻也会随之变化)
那么在越野的时候如果一侧车轮在冰面上,另一侧车轮在公路上,滚动阻力的差值就能达到十倍;结果是冰面车轮因滚阻小、获得动力多而打滑,公路上的车轮动力过低而无法转动。想要改变这种状态就要使用差速锁,也就是取消差速器的分动能力,按照固定的“半对半”的比例往两侧分动。
这样就能让车辆具备越野能力了,但要注意的是这套系统的核心是“差速锁”而不是内燃机。
电机驱动车桥同样需要装备差速器,同理也就能够装备差速锁,车轮的脱困能力是一样的;区别只是燃油车要通过分动箱同时驱动前后桥,因其只有一台前置发动机,电动四驱则是由前后两台电机或多台电机驱动前后轮,不需要负责的分动系统——结构的精简难道不是提高了可靠性吗?再也不用担心操作不当导致分动箱损坏,或者是多片式离合器限滑差速器高温了。
电动四驱轿车的驾驶体验如何?
四驱系统不会只拿来越野,用于提升轿跑车的操控极限也是非常有意义的;那么电动四驱就肯定比燃油车的四驱系统理想,关于分动的原理就不赘述了,第二节已经有清晰的说明。
需要重点说明的是燃油车为了节油,大都通过多片式离合器限滑差速器打造为适时四驱,包括一些定位高端的豪华轿车也不例外;结果是正常驾驶的时候总会是前轮或后轮驱动,驱动轮打滑才能切换到四驱,或者用雪地、泥地、沙地等模式手动切换四驱,但限滑差速器的结构特点决定了无法长时间使用。但是电动四驱系统总会是全时四驱,因为电机的能耗很低,双电机运行也比单燃油车的四驱车低很多,不用担心电耗则可以始终用四驱系统。
电动四驱的差速逻辑和限滑逻辑与内燃机还有不同,在一些复杂的路面上电动车不仅可以像前后桥的差速器一样的调整两侧车轮的分动比例,部分技术先进的车辆还可以调整前后桥的牵引力,就像是托森式差速器一样但调整更灵活且可调整范围更大。其次电机的限滑系统也更先进,高标准的dTCS系统的响应速度能够比燃油车快十数倍,即便不用差速锁也能够做稳定脱困。
如果用四轮电机的话就更不用差速锁了,因为每个车轮都是一台发动机,只要各自调整电机输出功率,四轮电机就能做到比差速锁更稳定、与差速锁或电子限滑分动比例相同的高标准。所以电动汽车里最值得期待的就是越野车或皮卡车,越野能力必然会令人眼前一亮。
编辑:天和Auto-汽车科学岛
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