吉凱恩(GKN)扭矩矢量控制驅動系統
引言:
扭矩矢量技術可以單獨地改變每個車輪的扭矩。當一個車輪開始滑動時,減小該車輪的扭矩,有效地制動車輪。同時增加另一側車輪的扭矩,有助于平衡功率輸出,并保持車輛穩定。
各個車廠扭矩矢量技術:
1、三菱主動偏航控制(AYC)
2、雷克薩斯扭矩矢量差分
3、寶馬動態性能控制
4、奧迪帶扭矩矢量的Quattro
5、謳歌超級全輪驅動(SH-AWD)
6、福特福克斯RS的GKN TWINSTER
等等。
今天我們講GKN(吉凱恩)的 TWINSTER。
1、TWINSTER
Twinster系統應用在:路虎攬勝極光Evoque、歐寶Insignia、福特福克斯RS等車型上。GKN的Twinster系統采用雙離合器組件,可單獨控制單個車輪,為每個車輪分配精確的扭矩。對于現有的前輪驅動車輛,Twinster系統加在后輪,GKN的軟件與汽車其他ECU集成,根據節氣門位置、轉向角度和路面的變化,管理前后軸之間以及后輪之間的扭矩分配。

福特福克斯RS,采用GKN ePowertrain全輪驅動(AWD)系統、Twinster雙離合器扭矩矢量系統。

2、eTWINSTER
將上述TWINSTER技術集成到eAxle模塊中,形成所謂eTWINSTER(帶雙離合器扭矩矢量控制的電驅動系統)。



設計重點:
>電動后輪驅動單元;
>改善車輛動力學性能;
>在電動后橋上實施GKN TWINSTER;
>按需液壓驅動和潤滑系統。
主要優點:
>功能:
- 斷開連接(大于160km/h時),
- 扭矩矢量控制,
- 扭矩限制,
- eLSD(電控限滑差速器);
>高效率:
- 斷開連接時非常低的傳動系拖曳損失,
- 帶有主動潤滑的干油槽設計;
>主動橫擺減振。
技術參數:
>電機輸入最大值:60 kW,240 Nm,13000rpm;
>減速箱速比:10;
>單側離合器扭矩容量:2400 Nm;
>最大液壓力:35bar(3.5MPa)。
eTWINSTER用在沃爾沃XC90 T8 雙引擎PHEV上。為了能達到所需的液壓系統壓力,主外殼內集成了一個由無刷直流電機、液壓泵和閥組成的執行器。變速器和執行器共用一個油路,因此使用相同潤滑油。使用干油槽設計,將無刷直流電機和液壓泵布置在變速器下方共用油槽區域內。也將液壓閥集成在該區域內。總共使用三個液壓閥,其中兩個閥用于將油噴到左右離合器活塞表面,第三個閥用來控制軸承和齒輪的潤滑以及離合器的冷卻。這樣不僅可以使離合器受壓接合,而且可以根據需要調節潤滑油的流量。潤滑油在各個潤滑點的分配可通過不同的孔口來調節。關鍵元件如:執行器、離合器摩擦片和液壓活塞,都是吉凱恩的標準化系統元件,具備完全定義的物理接口、邏輯接口和材料接口,也就是所謂的“積木模塊”。電機產生的動力從電機的傳動小齒輪傳給副軸的齒輪,
之后,動力經由副軸上的小齒輪到達主減從動齒輪。通過將液壓施加到離合器活塞,會軸向移動離合器摩擦片組,使內摩擦片與外摩擦片接合。根據傳動情況,兩個離合器完全可以獨立控制,因此,可以在左右輪之間的后橋上隨意分配扭矩。
這種扭矩分配可以通過吉凱恩自己的車輛動態控制器,也就是所謂的TASC(車輛牽引力和穩定性控制)進行調整。根據不同的輸入信號(如:車輪速度和方向盤轉向角度),控制器可計算出后輪所需的扭矩,并且能夠將計算結果傳給無刷直流電機和液壓閥的硬件控制器。
這種靈活的軟件,硬件控制器和車輛動態控制器構架,可以快速方便地實現各種應用。由于后輪之間的扭矩分配可以按需控制,eTWINSTER為電動后橋上的扭矩矢量控制提供了機會。轉彎時,外輪將會得到比內輪更大的扭矩。目的是通過施加正橫擺力矩減少車輛的轉向不足。
相比傳統四輪驅動,eTWINSTER 具有獨特優勢。即使在減速時,也可以利用能量回饋功能將期望扭矩引至后輪。這種情況相當于通過剎車介入,完成扭矩矢量控制。只有在采用GKN eTWINSTER 的情況下,驅動力才沒有在制動的情況下損失,而是通過能量回饋功能收回。
eTWINSTER可以提供鎖定后橋的功能。類似于防滑差速器,通過離合器的同步驅動可將兩個后輪連接在一起。這使得牽引力得到明顯改善,并且可以用作高速范圍內的橫擺減振。無論是耦合狀態或是斷開狀態,
eTWINSTER的效率均比傳動電動后橋更佳。使用干油槽設計以及伴隨而來的飛濺損失降低,均會改善運行效率。在斷開狀態下,eTWINSTER的剩余拖拽扭矩,明顯低于傳動驅動橋(配有差速器和斷開裝置)的拖拽扭矩。通過快速有效地清除離合器摩擦片組上的潤滑油來實現。
3、eTWINSTERX
2017年底的法蘭克福車展,GKN 展出了eTWINSTERX。與eTWINSTER相同的是:同軸結構,差速器采用TWINSTER雙離合器。與eTWINSTER不同的是:在副軸上實現2擋換擋。


技術參數:
>電機輸入最大值:120kW,200-210 Nm,18000rpm;
>減速箱速比:1擋17,2擋9.5;
>減速箱最大輸出扭矩:3500Nm。

1檔時,副軸上離合器斷開,驅動力通過行星齒輪增加一級減速,實現大減速比。
2檔時,離合器連接行星輪系的齒圈和副軸,驅動力直接流向差速器。


參考文獻:
CTI:eTWINSTER –the First New-Generation Electric Axle System
GKN:Advanced eDrive TWINSTER
GKN:THE ULTIMATE EDRIVE SYSTEM
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