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马自达基于其长期愿景“可持续的“Zoom-Zoom”宣言，旨在通过“驾驶的乐趣”解决“地球”、“社会”和“人”的问题。汽车的吸引力。在全轮驱动系统中，一直在开发技术，目的是进一步追求“人车一体化”的感觉，能够激发人的能力并激活身心，并在实际环境中实现燃油效率。在本文中，搭载CX-30的“新一代i-ACTIVAWD”在年CX-30搭载在车辆上的“i-ACTIVAWD”的基础上，无论是硬件还是软件都得到了显着的提升。
1.前言
马自达于年代开始全时四驱系统的技术开发，并于年发布“Familia4WD”，这是国内生产的第一款乘用全时四驱车。具有中央差速器型4WD和低速差速器锁定机构，实现了高行驶性能。在年代，我们为“BongoFriendee”和“Tribute”开发了旋转叶片联轴器型4WD，致力于同时实现燃料成本，这是4WD车型的问题。年代，我们开始了电控多片离合器型4WD的技术开发，并在第一台“Atenza”中首次推出。在MazdaspeedAtenza上，我们通过开发高性能AWD轿车积累了专业知识。
年搭载在第一代“CX-5”上的“i-ACTIVAWD”已经发展成为将电子控制的多片离合器单元与独特的先进控制算法相结合的AWD系统。在此之前，四轮驱动车辆通常具有较高的直线稳定性，但转向不足的倾向很强，难以转弯，但有了i-ACTIVAWD，根据驾驶员的转向操作，通过线性改变后轮扭矩，我们已经实现了非凡的灵活性，并提供了任何人都可以轻松驾驭的AWD。
MAZDA3采用的“新一代i-ACTIVAWD”根据驾驶员的转向控制发动机扭矩，优化四个车轮的负载状态，提高转向响应。”并且构建了AWD的协同系统以进一步增强弯曲性和稳定性。SUVCX-30配备了“越野牵引辅助”，大幅提升崎岖路面的行驶能力，在更广的场景中提供“人车合一”的感觉。
2.进化概念
MAZDA3和CX-30使用的新一代i-ACTIVAWD系统在硬件和软件上都进化了各种功能，旨在进一步提高以下两者提供的价值（图1）。
(1)可在各种路面上安全行驶的动力性能
(2)接近实用范围内的2WD车辆的低油耗
图1AWD的演变
2.1对理想的车辆行为
当施加垂直载荷时，轮胎可以发挥更高的抓地力。“新一代i-ACTIVAWD”利用这一原理，将车辆前后方向的负载高效移动到驾驶员的操作和G-sensor信息中，使四个轮胎在各种驾驶场景中高效工作。从扭矩根据前后负载情况正向分配到前后轮。
为了实现这一点，前后扭矩分配会即时改变，同时监控车辆运动状态，从减速到转向到加速，以及驾驶员对刹车、转向和油门的操作意图。优化轮胎负载平衡。也就是说，通过估计前后轮的轮胎摩擦圈状态，控制前后扭矩分配，最大限度地发挥轮胎受力的能力，是新一代i-兼顾了人体的动力性能。和高效的燃油效率性能，这是ACTIVAWD的技术理念。
2.2加减速时四轮驱动扭矩分配
加速时，后轮的扭矩分配根据油门操作和根据前后G估计的向车辆后部转移的载荷而增加，减小前轮的轮胎载荷。控制的目的是使前后轮的轮胎力从发生轮胎打滑的前方的路面传递效率最大化。减速时，前轮的分配增加，垂直载荷减小的后轮上的轮胎载荷减小，这有助于减速姿态的稳定，包括打入行为两次。
高速行驶时，随着车速的增加，增加后轮的扭矩分配，加强前后轮的结合力，实现直线稳定性，使车辆即使在崎岖不平的公路上也能安全行驶表面（图2）。
图2加速时的AWD扭矩比
2.3转弯时四轮驱动扭矩分配
转弯时，入弯时机，即驾驶员转动方向盘的同时，优先考虑弯道的难易程度，因此优先考虑GVC发动机扭矩控制的载荷传递效果，AWD在那个时刻前后。保持扭矩分配。通过在车辆达到稳定转弯之前根据车辆横摆运动的强度增加对后轮的扭矩分配，确保前轮的轮胎横向力裕度以防止转向不足的发生，这将在后面描述。利用与（图3、4）的悬架几何形状的协同效应，实现了稳定的转弯姿势。
图3转弯时AWD扭矩比
图4与GVC的协同控制
2.4与悬架几何的协同效应
MAZDA3和CX-30采用了新一代车身结构技术SKYACTIVVEHICLEARCHITECTURE。前轮驱动2WD和AWD平台，后悬架采用扭力梁轴（TBA）。AWD利用这个TBA安装角度来防止车辆的后部在加速过程中由于增加后轮扭矩的反斯科特效应而下沉。实现稳定的加速姿势。转弯时，通过增加后轮的扭矩来抑制俯仰姿态的变化，缓和改善驾驶者的侧倾感。具体来说，在油门不变的情况下行驶时，前轮减速产生防俯冲效果，后轮加速产生防斯科特效应（图5）。TBA的另一个特点是轮胎的前束角随着驱动力的增加或减少变化很小，因此即使在转弯加速场景中也很容易预测极限行为。
图5车辆俯仰稳定效果图
图6显示了新旧i-ACTIVAWD的结果。通过比较GVC转弯时的转向响应和AWD的协调控制，减少从零转向角转弯时的转向不足，实现更平稳的转弯行为。手柄返回时偏航行为的收敛性也得到了改善，并实现了更高线性的操控性能。
图6新旧系统转向响应对比结果
通过上述协同效应，无论是干湿路面，都能在各种路面环境中实现高效且任意的动态性能。即使在雪上，它也能提供稳定的车辆行为和灵活的可控性，这往往是不稳定的（图7）。
图7雪道上的新一代i-ACTIVAWD
2.5提高崎岖路面行驶性能
对于SUV车型CX-30，我们新开发并采用了“越野牵引辅助系统”，可增强崎岖道路上的堆栈逃逸（图8）。AWD系统和牵引力控制系统（TCS）协同工作，提高越野、泥泞、深雪、车辙等崎岖路面的行驶性能和可控性，实现“即使在崎岖路面也能驾驭”。
当越野牵引辅助系统被激活时，即使在打滑之前，AWD也会最大限度地提高后轮扭矩，从而提高四轮轮胎的抓地力潜力。它监控对角轮打滑等堆叠情况，对于从地面漂浮并在崎岖路面上打滑的车轮，TCS比平时更强，驱动力可靠地传递到地面车轮侧。通过制动干预抑制驱动力损失（图9）。
图8操作开关和仪表显示
图9越野牵引辅助系统图
有了这个功能，即使在崎岖不平的路面上也可以用尽轮胎的抓地力，驾驶员可以在精确控制滑移的同时主动踩油门（图10）。
图10越野牵引辅助
3.支持进化的控制技术
为了实现上述车辆行为，需要准确把握时刻变化的车辆状况，并结合驾驶员的油门和转向操作，及时计算和控制最佳AWD扭矩。下面介绍先进的控制技术。
3.1四轮驱动控制系统的演变
传统的i-ACTIVAWD具有AWD专用ECU，独立于控制发动机的动力控制模块(PCM)配置，并根据CAN从PCM传输的信息计算AWD扭矩。...在新一代i-ACTIVAWD中，该AWD专用ECU集成到PCM中（图11）。通过消除AWD扭矩计算所需信息的CAN传输延迟，提高了响应速度，构建了使用GVC通用的车辆运动模型的新型综合控制系统。
图11车辆综合控制系统概要
3.2四轮驱动控制逻辑的演变
在i-ACTIVAWD中，根据基于驾驶员操作信息和车辆信息估计的车辆状况计算最佳AWD扭矩。在新一代i-ACTIVAWD中，为了更精确地掌握车辆状况和线性扭矩分配，构建了以下新逻辑（图12）。
①4轮地面载荷估算逻辑计算
加速/减速/转弯时四个车轮的接地载荷。
(2)能量损失最小控制逻辑
根据四个车轮的接地负载，优化AWD扭矩以最大化轮胎抓地性能。
③配合GVC的协调转向控制逻辑
在GVC运行时保持AWD扭矩，并根据转弯情况增加AWD扭矩。
在实现转向响应和转向稳定性的同时，实现了加速/减速过程中轮胎传输效率的最大化以及根据驾驶员意图的行为可控性。
图12AWD控制逻辑概要
4.支持进化的硬件技术
为了实现上述车辆控制，提高AWD扭矩分配的响应性和精度是必不可少的。此外，为了降低实际燃料成本，我们将不仅介绍个别相关部件，还将介绍在AWD下进化的硬件技术。提高整体系统效率很重要。
4.1扩大扭矩分配范围，提高响应性和精度
在新一代i-ACTIVAWD中，为了扩大扭矩分配控制范围并提高系统的响应性和准确性，新设置了在前后驱动系统中产生约1%差动旋转的齿轮比（图13)。
在多片离合器式AWD装置中，扭矩根据紧固力从高转速一侧分配到低转速一侧。也就是说，当前后轮的旋转差较大时，准确的扭矩分配容易，但当前后轮的旋转差较小时，例如在平坦路面上行驶时，准确的扭矩分配就变得困难了。难的。因此，通过设置取力器(PTO)和后差速器(RDU)之间的齿轮比差，AWD单元前后始终出现差速旋转的状态可以实现更准确、更可靠的后轮。车轮扭矩分配。并表示。此外，通过差动旋转将单元内的先导离合器保持在待机状态，扭矩分配的响应速度已提高到传统速度的1/2左右（图14）。
图13前后轮转动间隙
图14后轮扭矩响应
4.2电控多片离合器单元
作为AWD单元中经常发生的差速旋转问题，会产生拖曳扭矩，并且存在扭矩可控性和低效率的担忧。为了解决这个问题，我们采用了多片离合器和低粘度流体的优化。假设冬天，在电子控制的多片离合器流体温度约为0°C时，拖曳扭矩降低了约43%，这有助于提高扭矩可控性并减少能量损失（图15）。
此外，在单元内部增加了温度传感器，直接监测内部温度，并通过控制校正因温度变化引起的离合器特性变化，以提高扭矩分配精度（图16）。
图15电控多片式离合器单元拖曳力矩
图16电子控制多片离合器单元温度传感器
4.3取力器单元(PTO)/后差速器单元(RDU)
自第一款CX-5以来，马自达一直致力于降低PTO和RDU的阻力，旨在提高AWD车型的实际燃油效率。在新一代i-ACTIVAWD系统中，通过采用以下技术（1）至（3）（图19），与旧型号相比，AWD系统的能量损失减少了60%。
①采用PTO阻尼器
在新一代i-ACTIVAWD中，PTO的动力传递路径上设置了带止动器的扭转阻尼器（PTO阻尼器图17），与传统的PTO相比，PTO的扭转刚度显着降低。扭转共振频率偏离正常范围。其结果是，后驱系统引起的NVH性能得到改善，后驱系统的扭矩波动输入可以显着降低，AWD扭矩可以在广泛的工况下更准确地分配。此外，由于精确的扭矩分配，AWD系统的能量损失已显着降低。
图17PTO阻尼器结构
(2)采用PTO/RDU球型轴承
通过将轴承结构从圆锥滚子型改为滚珠型，降低了旋转阻力。
③RDU油采用暂存结构
通过抑制因供油过多引起的轴承搅拌损失的增加，降低了旋转阻力（图18）。
图18颗粒法油流分析结果
图19全轮驱动系统能量损失
4.4NVH性能提升
为了实现更舒适的驾驶环境，即使配备了AWD系统，车辆的安静性也得到了很大的提高。在两轮驱动车辆中，用于驱动后轮的齿轮和动力传动轴将被添加到2WD，增加了振动和噪音的产生/传输源。因此，在新一代i-ACTIVAWD中，AWD系统的车辆振动模型（图20）从最初的开发阶段开始构建，通过控制主共振模式频率来增加AWD系统的振动扩展。组件并将它们分开排列。实现具有高NVH潜力的基本骨架。有助于出色的NVH性能。
图20振动分析AWD车辆模型
综上所述
新一代i-ACTIVAWD通过集成的车辆运动控制系统的进化，不仅提高了在铺装路面和雪路面上的直线稳定性和转向稳定性，而且在越野等崎岖路面上也能提高。将提供安全可靠的人车综合性能，进一步扩大驾驶员的行动范围。
此外，通过不断降低全轮驱动系统的能量损失，环保性能得到大幅提升，离马自达的全轮驱动理想又近了一步。
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