与采用单车桥驱动的车型比拟，全轮驱动(AWD)的车型能供给更强的动力性和更好的行驶安乐性。目前，该项技能已越来越众地行使于高等轿车上。出于下降CO2排放的方针

与采用单车桥驱动的车型比拟，全轮驱动(AWD)的车型能供给更强的动力性和更好的行驶安乐性。目前，该项技能已越来越众地行使于高等轿车上。出于下降CO2排放的方针，德国GKN公司和亚琛工业大学目前已为48 V搀杂动力车型开辟出了1种全轮驱动计划，况且通过采用高效的全轮驱动部件，可将全轮驱动编制较高的燃油耗降至历来的三分之一。

与由单车桥驱动的轿车比拟，采用全轮驱动(AWD)的车型燃油耗较高，由此使下降CO2排放的难度进一步弥补。通过短促取缔局限不需要的AWD部件，能够明显下降其燃油耗，不过会弥补局限计划用度。

德国联邦经济与能源部(BMWi)极力于高效技能的研发，以有用下降CO2排放。德国GKN公司呼应BMWi所修议的AWD2020项目方向，开辟出可用于众功用运动型汽车(SUV)的高效全轮驱动编制，并确保编制本钱稳固。

为了能进一步晋升编制的优化潜力，研讨职员展开了合联研讨，为48 V搀杂动力模块增添了传动编制，由此可为用户供给更众样化的功用，比方电动助力、电动舒徐滑行和电动辅助滑行等，从而进一步下降燃油耗。目前，研讨职员已挑选新一代的全轮驱动编制及其附庸布局空间举动该项目开辟中的基准部件。

该项方针2个配合伙伴分辨为德国GKN公司和亚琛工业大学电机研讨所(IEM)。两边通过协同配合，开辟了本文所涉及到的硬件和软件，并最终将其集成到如图1所示的全轮驱动传动编制中。

举动向例的AWD车型，高效动力传动编制由1个蓝本由内燃机驱动的动力转换单位(PTU)，1根纵轴(传动轴)和1个装备有侧置片式聚散器的后桥驱动单位(RDU)构成。通过上述部件，编制就能按需求调度转达到后轮的动力。

由IEM救援开辟的48 V搀杂动力模块装置了1个下置式行星齿轮变速器和1个区别聚散器，该模块可挑选放置正在传动轴与RDU输入端之间。

研讨职员所挑选的动力传动编制布局为紧凑型，该布局越来越受到业界的青睐。研讨职员依照所挑选的计划设立修设了模子，该模子涵盖了量产部件的耗损性子系数，最终能用该类模子举行以环球团结的轻型车试验类型(WLTP)工况为底子的燃油耗模仿和阐述，而合联数据已成为该项目展开的底子，由此逐渐进步编制功效，并下降整车燃油耗。研讨职员合键的精神应放正在尽恐怕省略与负荷无合的驱动力耗损等方面，但同时也必要减小编制质地。图2示出了全新开辟的PTU和RDU的剖视图。

由图3示出的PTU 驱动力耗损情景已成为产物开辟的底子。研讨职员最初从举行试验较量的PTU中查通晓驱动力耗损及各样损耗所占的比例。研讨职员正在计划RDU 时，以相通的本事举行了照料。研讨职员计划的重心是将与负荷无合的变速器耗损降至最低水准，为此采用了一系列优化要领。

因为铝与钢的热膨胀系数差别，铝壳体跟着运转温度升高而出现的膨胀形象更为明白，由此会对支承轴出现影响。为了确保支承轴正在热形态下运转自若，研讨职员正在装置时大幅弥补了轴承的预应力。正在该预应力效率下，编制正在冷态运转时会导致较高的驱动力耗损。为此，研讨职员开辟出了能充满优化摩擦进程的轴承，而且对计划举行了设定，使轴承能正在全部的温度界限内均只承担最小的轴承预应力，并正在全部的运转形态下都能到达较高的运转功效。

正在PTU和RDU中，研讨职员分辨通过采器具有相通热膨胀系数的轴承座，从而使齿轮轴承不受温度影响。正在PTU中，研讨职员通过操纵1个膜片弹簧来确保横置空心轴上具有恒定的轴承预应力。同时，研讨职员正在RDU中配装了1款全新的差速器，通过差速销将效率力从双弧线齿轮直接转达到赔偿齿轮上。于是，差速器壳仅间接地参预扭矩转达进程，从而当操纵铝合金举动质料时，正在温度变更时其膨胀量与车桥壳的膨胀量相通。另外，研讨职员依照RDU齿轮上的轴承负荷，将2个向例的圆锥滚柱轴承之一更换成了高效的径向推力球轴承。依照上述研讨，研讨职员挑选了直径尽恐怕小的轴承。

变速器中包罗的机油会对机油润滑功效出现首要影响，由于其会影响变速器中挽救零件的运作。正在计划进程中，研讨职员对PTU和RDU举行计较流体动力学(CFD)模仿，开辟出了1种被动机油飞溅计划。该计划会使机油敏捷告竣从新分派。正在该情景下，盘形圆锥齿轮会将油池中的机油扔向位于上方的级联安装中，正在重力效率下再流到必要润滑的部位，于是下降了机油池中的油位，并明显省略了运转中的机油飞溅耗损。

另外，该类机油润滑计划的操纵是源于后桥膜片聚散器的1种全新机油润滑机理，个中机油的供应进程由滑阀左右，从而告竣了按需求调度的方向。即使熟手驶时候聚散器处于非勾当形态，聚散器空间中的机油就会流出，并通过盘形圆锥齿轮，再回到上文所述的级联安装中。由于正在该形态下，没有机油会沿着聚散器对象滚动，聚散器空间中的机油位会相应变低，于是挽救的聚散器构件所出现的机油飞溅耗损也会降至最低。

依照研讨职员对双弧线齿轮啮合的所有阐述，PTU和RDU 的传动比已从2.4降至1.8，能餍足最佳的啮合几何学央求，与负荷合联的啮合耗损还能进一步下降。

研讨职员已对所挑选的密封环、密封质料和使命外表涂层举行了试验，不过已经无法确定该计划是否能正在确保耐久性、操纵寿命和密封编制牢靠性的条件下保有较高的节油潜力。除了转速以外，研讨职员已说明该密封环的直径正在密封计划进程中起着决计性的效率，由于其与密封耗损组成二次幂合联。

为了一连下降CO2排放，除了已先容的死板优化要领以外，轻型布局也起到了首要效率。与采用球墨铸铁外壳的向例差速器比拟，该款全新差速器的质地已减轻了1.8 kg。

正在采用侧置RDU膜片聚散器的情景下，目前已通过验证的计划是采用聚散器以告竣内部闭合。正在该计划中，聚散器的支配力不应由边际的变速器壳体承担，而且聚散器盖可用高强度塑料制成，从而告竣薄壁计划。与操纵铝材的计划计划比拟，通过行使该类质料，能进一步加强编制的上风。另外，通过构件的高度集成，能明白缩短批量坐蓐进程，从而省俭本钱。

正在PTU中，横向挽救轴已被计划成具有较高刚度的空心轴，齿轮轴也都采用了空心布局。研讨职员通过传动轴将PTU和RDU齿轮上的接头举行直接结合，于是取缔了向例的螺栓结合法兰。由此可减重约4.3 kg，进一步餍足了轻量化计划央求。

固然正在采用了AWD的情景下，支配聚散器所必要的均匀功率相对较小，不过通过优化伺服电机需求功率的左右进程，能进一步省略约68%的功率耗损

图4以PTU 为例，示出了每种要领的践诺效益。与基准PTU 比拟，可省略约54%的功率耗损，为来日的动力传动编制竖立了全新的技能准则。

图5示出了正在试验中查明的PTU和RDU驱动力矩弧线，与基准编制和目前市集上形似的车桥驱动安装比拟，其部件功效相对较高。依照转速的差别，驱动力矩可减小约70%。

为了验证优化效益，研讨职员对差别行驶轮回的驱动力矩和功效性子弧线场从新举行了燃油耗模仿，个中的燃油耗值分辨对通过单车桥驱动(2WD)的基准车辆、基准AWD编制和高效AWD编制举行了计较。

向例AWD基准车辆正在全轮驱动时每公里所出现的CO2排放比前桥驱动车辆横跨约5.1 g。图6讲明了通过操纵高效全轮驱动部件，编制每公里的CO2排放降至1.7 g，仅为向例量产车型的三分之一。

由本文所先容的计划计划阐明，向例的全轮驱动编制通过一连优化，能明显进步总功效，并相应下降了CO2排放。本文先容的48 V搀杂动力编制能以低本钱进入修设，并具有当代全轮驱动编制的各项上风，同时也阐明选用该编制能进一步下降CO2排放。正在该情景下，模块化照料能使研讨职员挑选是否为车型装备该类搀杂动力编制。GKN公司开辟的部件为传动功效的晋升竖立了全新准则，并为来日高效低本钱的全轮驱动传动编制的开辟历程奠定了底子。

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