五类四驱系统详解（四驱系列一）

我们知道，车厂通常会将自己最骄傲的技术贴在汽车的屁股上，就像以前常见的“ABS”、“ESP”及现在比亚迪的“4.9s”一样。而我们经常可以在宝马的屁股上看到“xDrive”、奔驰的屁股上看到“4MATIC”、奥迪的屁股上看到“Quattro”，这分别代表了BBA三家各自的四驱技术。

由此可见，四驱是一项非常有技术难度的，可以一定程度上代表车厂研发能力的技术。

一、四驱的定义及分类

传统意义上的四驱系统，一般是指将发动机动力传递给四个车轮的传动装置，属于传动系统的一部分。四驱系统最初安装在卡车和具有越野性能的特殊用途车辆上可用于牵引和运载重物，也能够在包括爬坡在内的任何地形上无障碍地驾驶。在越野环境下工作时，四轮驱动车通常在低摩擦系数路面上以低速驱动，如灰土地、泥泞地、沙砾地、沙地、冰雪路以及上下坡，汽车能转过障碍物或困难路况倍描述为“机动性”。除机动性外，四驱系统开发时还需考虑越野路况及正常工况时的操纵稳定性。

随着新能源技术的不断发展，能够实现四轮驱动的技术路径越来越多，四驱系统已逐步超越传动装置这个概念。目前来说，可以认为能使四个车轮均产生驱动扭矩的系统都可以成为四驱系统。而根据动力源形式、动力源数量、传动装置结构等因素，可以将四驱系统做如下分类：

图 1 四驱系统分类

二、机械四驱

机械四驱通常匹配传统燃油车（也可匹配新能源车），可分为分时四驱、全时四驱、适时四驱三大类，每类系统具备各自特征和工作模式：

1）分时四驱

分时四驱系统通常应用在卡车/SUV车上，常见结构如图2所示，核心部件为分动器。

图2 分时四驱系统

分时四驱系统通常具备若干不同操作挡位（高挡位、低挡位和空挡位）和模式（两轮和四轮），司机可选择2H、4H、4L和空挡位。

在铺装、干燥路面行驶时，通常使用2H模式。在2H模式下，仅驱动一个车桥（两轮驱动）。当需要额外驱动时，如在冰雪路况下行驶，或在相对平坦路面并无特别异常的越野路况下行驶，可选择4H模式。在4H模式下，两车轴（驱动四轮）机械地连接在一起并驱动。

在4L模式下，通过使用分动器低速比，向两车轴提供更大的驱动扭矩，速比通常介于2:1到4:1之间。4L模式适用于越野工况，如需要爬坡、下坡或经过沟渠、砾石、河流等崎岖不平的道路。只有当汽车被牵引时才使用空挡。

对于分时四驱系统，司机必须在不同挡位/模式之间进行手动选择。同时还要推动换挡杆或启动安装在仪表盘上的开关。

使用分时四驱系统可能会发生危险、危害的工况：在干燥路面上，驾驶员如使用4L或4H模式，由于前后轮被刚性地锁在一起，在转弯时前后轮转速不一致，会造成转弯困难。

2）全时四驱

全时四驱系统多用于豪华品牌的轿车及SUV上，基本结构参见图3。

图 3 全时四驱系统

全时四驱系统总处于啮合状态，向前桥和后桥分配固定扭矩。在大多数情况下，司机无需操作，除非为了满足严酷的越野路况要求，装有低挡位或可同时锁住前桥和后桥（与分时四驱系统一样）。

全时四驱系统明显特征是装有中央差速器，可使前桥和后桥在不同速度下转动，这样可消除“乌鸦跳”现象。

中央差速器允许前桥和后桥之间存在转速差异，但存在一个较明显的缺点：它向前后桥传输的动力取决于运动中最小的阻力（驱动力）。举例来说，带有开式差速器的全时四驱车，如果前轮在冰面上、后轮在沥青路面上，所有的动力将以最低的阻力扭矩分配到车轴上，前轮将发生滑转并阻碍。可采用机械方式锁住差速器以防止这种不理想情况出现，从而达到分时四驱系统的驱动效果。当这种方案对在越野路况下行驶的汽车奏效时，对正常路况下行驶的汽车并不理想。

为方便用户更易于使用全时四驱系统，解决死机需要确定哪种模式最适合驾驶路况的问题，大部分制造商使用相关扭矩管理系统。这些扭矩管理系统包括被动式扭矩感应或速度感应装置、差速器上全电子计算机控制离合器驱动系统。当不能手动锁住中央差速器时，这些系统更适用于越野能力有限的汽车或由“非越野车”驱动的汽车。部分车型提供带自动化组合的系统以及司机可选择的扭矩管理系统。

3）适时四驱

适时四驱系统一般应用于中低端SUV车型上，通过扭矩管理器的结合与断开实现四驱功能，其结构见图4。

图 4 适时四驱系统

搭载适时四驱系统的车主要在两驱状态运行，仅按照需求或“适时”要求在四轮驱动状态下运行。举例来说，如基于后轮驱动的适时四驱车，其后轮处于较滑的路面上，前轮处于附着系数非常高的路面（如沥青路），当动力在增加到预先设定的情况时（车轮打滑的次数、转向角等），后轮将会打滑，动力将传到前轮上。或基于前轮驱动的适时四驱系统，按照需求其后副驱动桥一直结合。

通过使用ECU对节气门开度、车速、转向轮角度和其它方向作出反应，提前结合扭矩耦合装置。

用于适时四驱系统的主动式扭矩耦合装置迅速耦合、分离，避免传动系统发生干扰。这些主动系统也可结合ESC系统，为节油型汽车提供超级操纵性和稳定性。

三、电动四驱

电动四驱只能匹配新能源汽车，根据新能源汽车动力系统的差异，大体上可分为纯电动四驱、HEV四驱和PHEV四驱三大类型。三类四驱的共同特点为系统中至少有一台驱动电机参与提供驱动力，不同点在于电机的布置位置和四驱系统的工作模式存在差异。

电动四驱主要用在着重公路表现的性能车型，相对于机械四驱，电动四驱除了具备基本的四驱功能外，电动机的控制特性使车辆具备了更多的驾驶模式，并且兼具了电动车在起步阶段的动力优势。同时，采用由于电动机和电池的存在，电动四驱可以能量回收及外接充电（EV四驱和PHEV四驱），整体油耗水平也会明显下降，颠覆传统机械四驱“油老虎”的印象。

1）纯电动四驱

整个驱动系统完全由驱动电机提供驱动力。EV四驱动力性能强劲，可以通过调整控制逻辑实现任何一种驱动形式（前驱、后驱、全时四驱、分时四驱或适时四驱）。

常见结构为使用前后双电桥分别驱动前轴和后轴，参见图5。

图 5 纯电动四驱

2）HEV四驱

HEV四驱即混合动力四驱，用于混合动力车型。前轴动力由混合动力模块提供，后轴动力由电机提供，参见图6。

图 6 HEV四驱

HEV四驱电池容量较小，一般情况下，车辆默认为前驱形式，当车辆检测到路面附着力较低，如雨雪路面时，系统方会启动后桥电机切换至四驱模式。

3）PHEV四驱

PHEV四驱即插电式混合动力四驱，用于插电式混合动力车型。前后轴动力形式与HEV四驱类似，前轴动力由混合动力模块提供，后轴动力由电机提供，参见图7。

图 7 PHEV四驱

与HEV四驱相比，PHEV四驱车型电池容量更大，可以支持一定里程的纯电行驶里程。

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