Vetorização de torque - Torque vectoring
A vetorização de torque é uma tecnologia empregada em diferenciais automotivos que tem a capacidade de variar o torque para cada semi-eixo com um sistema eletrônico . Este método de transferência de força tornou-se recentemente popular em veículos com tração nas quatro rodas . Alguns veículos mais novos com tração dianteira também têm um diferencial de vetorização de torque básico. Conforme a tecnologia na indústria automotiva melhora, mais veículos são equipados com diferenciais de vetorização de torque. Isso permite que as rodas se agarrem à estrada para melhor lançamento e manuseio.
História
A frase "Vetorização de Torque" foi usada pela primeira vez por Ricardo em 2006 SAE 2006-01-0818 em relação às suas tecnologias de transmissão. A ideia de vetorização de torque baseia-se nos princípios básicos de um diferencial padrão. Um diferencial de vetorização de torque executa tarefas diferenciais básicas enquanto também transmite o torque de forma independente entre as rodas. Essa capacidade de transferência de torque melhora o manuseio e a tração em quase todas as situações. Os diferenciais de vetorização de torque foram originalmente usados em corridas. Os carros de rally da Mitsubishi foram alguns dos primeiros a usar a tecnologia. A tecnologia se desenvolveu lentamente e agora está sendo implementada em uma pequena variedade de veículos de produção. O uso mais comum de vetorização de torque em automóveis hoje é em veículos com tração nas quatro rodas.
Descrição Funcional
A ideia e a implementação da vetorização de torque são complexas. O principal objetivo da vetorização de torque é variar o torque de forma independente para cada roda. Os diferenciais geralmente consistem apenas em componentes mecânicos. Um diferencial de vetorização de torque requer um sistema de monitoramento eletrônico, além de componentes mecânicos padrão. Este sistema eletrônico informa ao diferencial quando e como variar o torque. Devido ao número de rodas que recebem potência, um diferencial de tração dianteira ou traseira é menos complexo do que um diferencial de tração integral. O impacto da distribuição de torque é a geração do momento de guinada decorrente de forças longitudinais e alterações na resistência lateral gerada por cada pneu. Aplicar mais força longitudinal reduz a resistência lateral que pode ser gerada. A condição de direção específica dita qual deve ser a compensação para amortecer ou excitar a aceleração da guinada. A função é independente da tecnologia e pode ser alcançada por dispositivos de transmissão para um trem de força convencional ou com fontes de torque elétrico. Em seguida, vem o elemento prático de integração com funções de estabilidade de freio para diversão e segurança.
Tração dianteira / traseira
Os diferenciais de vetorização de torque em veículos de tração dianteira ou traseira são menos complexos, mas compartilham muitos dos mesmos benefícios dos diferenciais de tração integral. O diferencial apenas varia o torque entre duas rodas. O sistema de monitoramento eletrônico monitora apenas duas rodas, tornando-o menos complexo. Um diferencial de tração dianteira deve levar em consideração vários fatores. Deve monitorar o ângulo de rotação e direção das rodas. Como esses fatores variam durante a condução, diferentes forças são exercidas sobre as rodas. O diferencial monitora essas forças e ajusta o torque de acordo. Muitos diferenciais de tração dianteira podem aumentar ou diminuir o torque transmitido a uma determinada roda. Essa habilidade melhora a capacidade do veículo de manter a tração em más condições climáticas. Quando uma roda começa a patinar, o diferencial pode reduzir o torque para aquela roda, efetivamente freando a roda. O diferencial também aumenta o torque para a roda oposta, ajudando a equilibrar a potência e manter o veículo estável. Um diferencial de vetorização de torque de tração traseira funciona de maneira semelhante a um diferencial de tração dianteira.
Tração nas quatro rodas
A maioria dos diferenciais de vetorização de torque estão em veículos com tração nas quatro rodas. Um diferencial básico de vetorização de torque varia o torque entre as rodas dianteiras e traseiras. Isso significa que, em condições normais de direção, as rodas dianteiras recebem uma porcentagem definida do torque do motor e as rodas traseiras recebem o resto. Se necessário, o diferencial pode transferir mais torque entre as rodas dianteiras e traseiras para melhorar o desempenho do veículo.
Por exemplo, um veículo pode ter uma distribuição de torque padrão de 90% nas rodas dianteiras e 10% nas traseiras. Quando necessário, o diferencial muda a distribuição para 50/50. Esta nova distribuição distribui o torque de maneira mais uniforme entre as quatro rodas. Ter uma distribuição de torque mais uniforme aumenta a tração do veículo.
Existem também diferenciais de vetorização de torque mais avançados. Esses diferenciais se baseiam na transferência de torque básico entre as rodas dianteiras e traseiras. Eles adicionam a capacidade de transferir torque entre rodas individuais. Isso fornece um método ainda mais eficaz de melhorar as características de manuseio. O diferencial monitora cada roda independentemente e distribui o torque disponível para corresponder às condições atuais.
Veículos elétricos
Em veículos elétricos, a tração nas quatro rodas é normalmente implementada com dois motores elétricos independentes , um para cada eixo. Nesse caso, a vetorização de torque entre os eixos dianteiro e traseiro é apenas uma questão de controlar eletronicamente a distribuição de potência entre os dois motores, o que pode ser feito na escala de milissegundos. No caso de EVs com três ou quatro motores, a vetorização de torque ainda mais precisa pode ser aplicada eletronicamente, com controle de torque específico por roda em milissegundos no caso do motor quádruplo e duas rodas por controle de roda mais uma por controle de eixo em a caixa do tri-motor.
A vetorização de torque pode ser ainda mais eficaz se for acionada por meio de dois motores elétricos localizados no mesmo eixo, pois esta configuração pode ser usada para moldar a característica de subviragem do veículo e melhorar a resposta transitória do veículo, The Tesla Cybertruck (previsto para 2022 ) modelo tri-motor tem um eixo com dois motores, enquanto o Rivian R1T (em produção em 2021) tem dois motores em cada eixo, dianteiro e traseiro.
Uma unidade de transmissão especial foi usada no carro experimental MUTE 2014 da Universidade Técnica de Munique , onde o motor maior está fornecendo a força motriz e o menor para a funcionalidade de vetorização de torque. O sistema de controle detalhado da vetorização de torque é descrito na tese de doutorado do Dr.-Ing. Michael Graf.
No caso de veículos elétricos com quatro motores elétricos, o mesmo torque total da roda e momento de guinada podem ser gerados por meio de um número quase infinito de distribuições de torque das rodas. A eficiência energética pode ser usada como um critério para alocar torque nas rodas. Essa abordagem é usada no caminhão leve Rivian R1T lançado em 2021.