保时捷研发基于软件的扭矩控制系统 让车辆在冰雪上行驶时保持稳定

据外媒报道，保时捷工程公司（Porsche Engineering）已经为全轮驱动电动SUV研发出一种新型扭矩控制系统，而且该系统正处于测试中。该系统能够在驾驶时提供最大的稳定性和安全性，而且无需使用额外的传感器。相反，该系统完全基于保时捷自主研发的软件，因此是使用电子设备来控制扭矩。

保时捷工程公司（保时捷股份公司的全资子公司）表示，此种驱动技术只出现在火星漫游者号（Mars rovers）探测器上，现在他们为公路汽车也研发了此种技术。

该技术适用于电动SUV原型车，此类汽车配备了4个电机，每个车轮一个，以实现全轮驱动。保时捷表示，此种系统能够实现极其多样化的动力分配，想象一下，就是每个电机配备了一个单独的油门踏板。

在传统的AWD汽车中，只有一个发动机在工作，功率通过中央差速器分配到车轴上。扭矩比是固定的，不过可以通过安装其他机械部件（如多片摩擦离合器）来改变扭矩比。保时捷表示，与纯电子控制系统相比，原来的系统速度非常缓慢。

而保时捷研发的系统速度非常快，能够让软件每隔一秒就将力量分配到车轮上，确保车辆始终保持平稳。在保时捷于冬季进行的测试显示，纯电动SUV能够以80 km/h的速度，可靠地驶入一个被雪覆盖的狭窄角落，无需减速。而在普通汽车中，车尾可能会向外摆动，车辆会摇摇晃晃。

据保时捷工程公司所说，该电子扭矩控制软件可用于具备不同电机配置的电动汽车。一般而言，开发扭矩控制软件首先要开发功率分配软件。例如，前后轴分配50:50的功率能够让车辆直线行驶。在车辆加速时，该软件可以将全轮驱动切换成后轮驱动，或在急转弯时切换成前轮驱动。

下一步是调整扭矩以匹配车轮速度，需要将基本算法进行编程，确保所有车轮以相同的速度旋转。在干燥的道路上时，很容易能够做到。但是，当车辆在被雪覆盖的山区驾驶时，情况会变得非常棘手。例如，如果车辆前轮在冰面上行驶就会开始打转，而且不会提供任何牵引力，特别是在没有机械部件或电子设备干预的情况下。

此外，保时捷的扭矩控制系统能够探测到此种情况，并立即重新将扭矩分配到旋转较慢的车轮上，使其具备更大的抓地力。虽然，此种缓解扭矩矢量滑脱的功能并不新鲜，但是电子系统的运行速度比如今市面上的各种速度传感限速差速器要快得多，而且几乎不会造成磨损。

该扭矩控制系统第三个也是最重要的功能是实现侧向动力学控制，简而言之，就是可以解决转向不足的问题。基本机制很简单：在车辆左转时，会制动左后轮，并加速右后轮，直到车辆恢复平稳。而且，该系统还能够解决过度转向的问题，在理想情况下，驾驶员不会注意到此类干预行为，因为会非常微妙且迅速。

此外，还有一个称为“观察者”（observer）的软件，可以持续监控转向输入、加速，甚至车辆在垂直轴上旋转了多少圈等驾驶因素。而此类数据由偏航传感器提供，当探测到转向不足或转向过度时，“观察者”软件就会进行干预，与普通的电子稳定控制系统（ESP）类似，不过，保时捷表示，其软件的能力更强。

传统的ESP系统只能制动，但是保时捷电动汽车中的系统能够让单个车轮加速，与液压ESP系统相比，干预也不会特别突兀，能够在不降低车速的情况下，帮助车辆恢复平稳。而且还有效免除了传统防抱死制动系统的抖动问题。

不过，研发“观察者”软件挑战巨大，因为从根本上说，汽车对自己的状态知之甚少，无法知道自己的速度（只能从车轮旋转的速度中得知），如果在冰雪环境中驾驶，难度就更大。为了了解更多自己的状态，必须使用额外的数据，如纵向或横向加速度，以估计当前的车速。

重量分配的信息也非常模糊。虽然悬架能够捕捉个别车轮的负载数据，不过只是一个线索，不具备确定性。如果车辆振动也只是表明后车轴的重量增加了，可能是汽车停在了斜坡上，或者货物太多了。

保时捷工程公司研发的软件无需使用额外的传感器，只经过编程就可估计车辆的重要参数。有趣的是，该扭矩控制系统能够与探测汽车倾斜度（通常用于自动校平车辆前大灯系统）的特定传感器进行通信。

虽然该应用看起来非常具有前景，但是仍需要克服一些重大障碍。例如，电机反应速度快有时会导致车辆振动。有时，该软件以越来越快的间隔分配扭矩，导致电机的转动发出声音。此外，如果电池电量下降，单个电机会无法满负荷运转，从而导致控制崩溃。此外，一个车轴上的扭矩可能只有60%，而不是100%，扭矩控制系统也需要考虑到这一点。（文中图片均来自paultan.org）