清明时节雨纷纷,今年却没有下雨!但别高兴的太早,春天到了,梅雨季还会远吗?
路面淋雨,轮胎的附着力会大大下降。一般来讲,良好沥青路面的附着系数认为是1,湿润的沥青路面为0.5,雪地是0.3,冰面是0.1。也就是说,冰面的车辆附着极限只有正常的十分之一。
附着力变低,怎样才能避免“打出溜滑”呢?
轮胎的附着力可分解为轮胎的纵向与侧向,其极限可以用下圆表示。
纵向
相当于车辆行驶的方向,用于加/减速。
侧向
垂直于车辆行驶方向,用于转向。
当总附着力确定时,纵向与侧向附着力会相互影响,一个增大则另一个减小。
例如在雨天路面行驶,此时轮胎总附着力小。若突然刹车,纵向制动力过大,便很容易导致侧向附着力不够,出现打滑,严重时还可能出现失去转向或甩尾的失控情况。
以上是基本原理,那么在实际应用中是怎么样的呢?
前驱车
如果你是一辆前驱车,并且在雨天路面转向时踩大油门,那么受力是这样的:
由于前轮纵向驱动力过大,导致侧向力减小,内侧移动不足。车辆的实际转向角会小于期望转向角,我们称之为转向不足,俗称推头。
遇到这种情况你的正确操作应该是:
松油门
减小纵向驱动力,提高侧向驱动力;回方向
使滑动摩擦变为滚动摩擦,增大附着力极限;电动车维持小油门
这里有个特殊情况,如果你开的是一辆电动车,而且能量回收很强,那么这种情况不可直接丢油门,而是需要维持小油门,来保证轮端纵向力绝对值很小。等附着力重新建立后,再重新打方向。后驱车
如果你是一辆后驱车,并且在湿滑路面转向时踩大油门,那么受力是这样的:
由于后轮纵向驱动力过大导致后轮侧向力减小,后轮向外侧滑动,车辆的实际转向角大于期望转向角。我们称之为转向过度,俗称甩尾。所谓的漂移动作,也是利用了该原理进行快速转向过弯。
想摆脱甩尾,此时的操作应该是:
松油门
减小纵向驱动力,提高侧向极限;反打方向
纠正车辆姿态;刹车时
这里还有两种特殊情况:
一是湿滑路面重刹车,这时四轮全部失去侧向力,会造成甩尾;
另一种是拉手刹,像电影里演的转向拉手刹漂移一样。手刹作用于后轮,通过提高后轮的纵向制动力,减小侧向附着力,达到甩尾的目的。
对普通驾驶员来说,转向过度是比转向不足更危险的一种状态。轻则侧滑,重则打转,危险系数很高。
如果你在驾驶中,有转向不足或转向过度的趋势,ESP会通过单轮制动的手段帮助调整车辆姿态,保证安全。
但是如果要充分发挥车辆性能极限的话,还要依靠四驱控制。
四驱顾名思义就是四轮驱动,优势显而易见。将原本两个轮子产生的驱动力分配给四个轮子。单个驱动轮的驱动力减小,根据摩擦圆理论,侧向附着极限会提升,降低了出现转向不足或转向过度的可能性。
传统四驱车:通常使用托森差速器之类的部件建立前后轴的联系,本质上是一个动力源。
如果是一台主前驱的车辆,通过锁止机构可以将前轴的驱动力传递给后轴,简单来讲,可以实现前—后100%—0%到50%—50%的主动分配,另外还会有些瞬态情况以及根据路面情况的被动调整,这里不再赘述。
电动四驱:则是前后轴各布置一个电机,两个动力源,二者各自互不干涉。可以通过软件控制实现前—后100%—0%到0%—100%的全范围分配,控制上更加主动和灵活。
路面的附着情况千变万化,没有一种固定的前后轴分配组合可以适用于所有路面,还需要根据车辆的实际状态实时调整扭矩分配。
01 增强转弯时的操控性
在驾驶过程中,当计算的实际转向角小于驾驶员需求转向角时,判断为转向不足,则将前轮的一部分驱动力分配给后轮,提高前轮侧向极限;
反之,当计算的实际转向角大于驾驶员需求转向角时,判断为转向过度,则将后轮的一部分驱动力分配给前轮,提高后轮侧向极限。通过如此的反馈控制,保证车辆时刻发挥性能极限。
02 增强直线时的加速性能
不止是侧向维度的性能,在纵向维度上(即车辆行驶方向),四驱控制同样发挥着巨大的作用。
前面提到了,在低附路面,轮胎摩擦圆的面积会变小,变小意味着踩更小的油门动力就会突破附着极限,导致轮胎打滑。
而初中时我们也学了,两个物体间滑动摩擦力小于静摩擦力,打滑会使轮胎与地面的附着力进一步下降,会导致动力继续下降甚至失稳。
对于两驱车,只有两个轮子可以产生驱动力,直线加速时另外两个非驱动轮的附着力实际上被“浪费”了。这就是为什么两驱车即使动力再强,加速时间也很难进5s。
在低附路面上更是如此,四驱车通过监控轮端滑移率来分配前后轴扭矩,可以把低附加速能力做到两驱车的近2倍。
提到滑移率,其实是指车辆实际行进速度与轮速之间的差异:它表征了车轮打滑的程度,滑移率越小,轮胎与地面的附着力越强。
四驱控制通过计算前后轮的滑移率,实时调整前后扭矩分配,从而增强车辆动力。
03 增强脱困能力
另外,四驱还可以实现一定的脱困功能,譬如典型的MueJump工况:
前后轴一边低附路面,一边高附路面。前低后高的情况下,前轮动力完全无法发挥。这时候监测到前轮滑移率过高,就会将前轮的驱动力分配给后轮,依靠后轮驱动来实现脱困。
基于以上所有的基本原理,攻城狮会开发相应的控制策略,去估算诸如动态载荷、期望横摆角、实际横摆角、实际车速、附着系数、轮端滑移率等等很多参数,来描述整个车辆的动态状态。
根据车辆实时状态,通过一定算法实时调整前后轴扭矩分配,来优化轮胎与地面的附着关系。
当然了,除了理论设计,实车还需要经过各种高低附路面的实测与标定。为了覆盖千变万化的路面状况,也对攻城狮的抗甩、抗晕车能力提出了要求。
最后回到主题,在湿滑路面,ESP和四驱可以在一定程度上帮助你,但是并不能保证在任何情况下都维护你的安全。
所以,湿滑路面驾驶,第一要诀依然是“慢”——油门慢、刹车慢、转向慢,车速更一定要慢!切勿模仿电影里的特技动作哦~
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