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電動(dòng)汽車漂移技術(shù):實(shí)現(xiàn)原理、控制系統(tǒng)與應(yīng)用

來源:泰然健康網(wǎng) 時(shí)間:2024年12月15日 06:26

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隨著電動(dòng)汽車(EV)技術(shù)的進(jìn)步,高性能電動(dòng)車在駕駛樂趣上逐漸接近甚至超越傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)車,而電動(dòng)車漂移功能則是其一大亮點(diǎn)。漂移功能不僅提升了駕駛體驗(yàn),更展示了電動(dòng)車在操控性和電子控制系統(tǒng)上的優(yōu)勢(shì)。                                 #01電動(dòng)車漂移功能的基本原理           漂移是一種在彎道中通過扭矩控制與動(dòng)力分配,使車輛尾部產(chǎn)生側(cè)滑的駕駛技術(shù)。在傳統(tǒng)燃油車中,漂移依賴于內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力傳遞至驅(qū)動(dòng)軸上的快速調(diào)節(jié)。而電動(dòng)車的電機(jī)具備瞬時(shí)的響應(yīng)特性,這使得它在漂移控制上具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。電動(dòng)車漂移的核心原理在于通過扭矩的精確控制和動(dòng)態(tài)分配,促使車輪在抓地力較低的情況下實(shí)現(xiàn)側(cè)滑。           1.1 電動(dòng)車漂移功能的技術(shù)實(shí)現(xiàn)           漂移過程中的控制主要依賴以下三點(diǎn):           1.電機(jī)扭矩的快速響應(yīng)和實(shí)時(shí)調(diào)整;           2.獨(dú)立車輪的牽引力分配;           3.車輛穩(wěn)定性系統(tǒng)在漂移過程中的動(dòng)態(tài)協(xié)助。           電動(dòng)車的漂移功能主要依賴以下幾個(gè)技術(shù)要點(diǎn):           電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的扭矩控制: 電動(dòng)車中使用的電動(dòng)機(jī)能夠在極短時(shí)間內(nèi)提供和調(diào)整扭矩。這種高響應(yīng)速度使得電驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)可以迅速調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)力輸出,從而在車輛進(jìn)入漂移狀態(tài)時(shí)提供精確的動(dòng)力分配。               動(dòng)力分配系統(tǒng): 電動(dòng)車使用的動(dòng)力分配系統(tǒng),能夠獨(dú)立控制各車輪的動(dòng)力輸出。這使得車輛在漂移中能夠靈活調(diào)節(jié)不同車輪的扭矩,以實(shí)現(xiàn)平衡車身和保持車尾的滑移狀態(tài)。           高級(jí)穩(wěn)定性控制: 電動(dòng)車中的電子穩(wěn)定程序(ESC)在漂移模式下會(huì)調(diào)整為適度介入或完全關(guān)閉,以減少對(duì)車輛動(dòng)力輸出的限制。通過調(diào)整系統(tǒng)算法,駕駛者可在漂移中擁有更多自由操作空間,但仍在特定情況下維持車輛穩(wěn)定。           1.2 關(guān)鍵技術(shù)與支持系統(tǒng)           智能傳感器與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)反饋:為了保持車輛在漂移時(shí)的可控性,車輛配備了輪速傳感器、加速度計(jì)、陀螺儀等傳感器。這些傳感器實(shí)時(shí)收集數(shù)據(jù)并通過控制單元進(jìn)行處理。控制系統(tǒng)在漂移過程中分析這些數(shù)據(jù),以便及時(shí)調(diào)節(jié)動(dòng)力分配和車身姿態(tài)。           軟件算法與扭矩矢量控制:漂移模式依賴于復(fù)雜的軟件算法,這些算法用于扭矩矢量控制系統(tǒng)來分配動(dòng)力輸出。電動(dòng)車能夠根據(jù)傳感器的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)快速調(diào)整每個(gè)車輪的動(dòng)力,幫助駕駛員在漂移中保持控制。某些車輛甚至允許用戶通過車內(nèi)系統(tǒng)調(diào)節(jié)漂移設(shè)定,如動(dòng)力分配的比例、穩(wěn)定性輔助強(qiáng)度等。           電動(dòng)四輪驅(qū)動(dòng)(AWD):許多高性能電動(dòng)車采用雙電機(jī)或多電機(jī)配置,以實(shí)現(xiàn)全輪驅(qū)動(dòng)。AWD系統(tǒng)在漂移模式下允許車輛靈活地分配前后軸的動(dòng)力輸出,使駕駛員可以通過調(diào)節(jié)油門和方向盤來完成漂移動(dòng)作。           1.3 電動(dòng)車漂移的優(yōu)勢(shì)與挑戰(zhàn)           優(yōu)勢(shì)           即時(shí)扭矩響應(yīng):電動(dòng)車電機(jī)在低轉(zhuǎn)速時(shí)即可提供最大扭矩,并且響應(yīng)速度遠(yuǎn)超內(nèi)燃機(jī)。通過瞬時(shí)調(diào)整電機(jī)扭矩,漂移時(shí)的動(dòng)力調(diào)節(jié)更為流暢精確。           高精度動(dòng)力分配:多電機(jī)配置和電子控制系統(tǒng)使得每個(gè)車輪的動(dòng)力分配更加精準(zhǔn),可以在車輛高速側(cè)滑時(shí)確保抓地力和車輛穩(wěn)定。           高安全性:電動(dòng)車的漂移功能可通過多重傳感器數(shù)據(jù),結(jié)合ESC等系統(tǒng),確保駕駛員在享受漂移的同時(shí),保持一定的安全性和可控性。               圖片           挑戰(zhàn)           輪胎磨損:漂移會(huì)加劇輪胎的磨損,尤其在漂移功能頻繁使用時(shí),輪胎的壽命將大幅縮短。電動(dòng)車漂移的高扭矩輸出對(duì)輪胎的抓地力提出更高要求,輪胎的耐用性成為需要解決的問題。           電池管理和熱管理:電動(dòng)車漂移功能需要高扭矩輸出,對(duì)電池和電機(jī)的熱管理提出更高要求。長時(shí)間漂移可能會(huì)導(dǎo)致電池快速耗電、溫度升高,影響電池壽命和性能。           控制系統(tǒng)復(fù)雜性:電動(dòng)車漂移需要在高負(fù)載條件下對(duì)扭矩和抓地力進(jìn)行精準(zhǔn)控制,因此控制系統(tǒng)的算法開發(fā)難度較高,需要大量的測試和調(diào)優(yōu)。                       #02實(shí)現(xiàn)算法介紹        華為提供了一種實(shí)現(xiàn)自動(dòng)漂移的電動(dòng)汽車控制方法(申請(qǐng)?zhí)?202411169783 .6),涵蓋了多個(gè)方面的知識(shí)點(diǎn),以下將進(jìn)行細(xì)致分析:           圖片           2.1 自動(dòng)漂移的實(shí)現(xiàn)原理           漂移的定義和作用:漂移是指車輛部分輪胎失去抓地力,車身在較大側(cè)偏角下轉(zhuǎn)向,用于實(shí)現(xiàn)小半徑轉(zhuǎn)彎,滿足賽車、駕駛樂趣、狹窄區(qū)域轉(zhuǎn)向等需求。              圖片           傳統(tǒng)漂移的局限性:需要駕駛員熟練掌握駕駛技巧,普通駕駛員難以實(shí)現(xiàn)。           本方案的優(yōu)勢(shì):通過制動(dòng)系統(tǒng)控制后輪制動(dòng)力,降低后輪抓地力,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)漂移,無需駕駛員復(fù)雜操作,降低了漂移操作門檻,提高了駕駛體驗(yàn)。           2.2 系統(tǒng)組成           圖片中央控制器:負(fù)責(zé)接收傳感器信號(hào),控制輪端制動(dòng)裝置輸出制動(dòng)力,并實(shí)現(xiàn)自動(dòng)漂移控制邏輯。           輪端制動(dòng)裝置:安裝在車輪處,用于向剎車盤輸出制動(dòng)力。           驅(qū)動(dòng)系統(tǒng):向車輪輸出驅(qū)動(dòng)力,控制車輛行駛。           傳感器:包括油門踏板傳感器、制動(dòng)踏板傳感器、方向盤角度傳感器、車速傳感器和轉(zhuǎn)向角度傳感器等。           電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)(ESP):提高車輛操控表現(xiàn),防止車輛失控。           漂移按鍵:用于啟動(dòng)和關(guān)閉自動(dòng)漂移模式。               2.3 制動(dòng)系統(tǒng)組成           圖片           中央控制器:           接收油門踏板、制動(dòng)踏板、方向盤等信號(hào)。           油門踏板:指示驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)輸出驅(qū)動(dòng)力大小。           制動(dòng)踏板:指示制動(dòng)系統(tǒng)輸出制動(dòng)力大小。           方向盤:指示車輛轉(zhuǎn)向方向和角度。           根據(jù)預(yù)設(shè)算法判斷是否進(jìn)入漂移控制狀態(tài)。           控制輪端制動(dòng)裝置輸出制動(dòng)力,實(shí)現(xiàn)制動(dòng)和漂移控制。           可選配漂移按鍵,方便駕駛員啟動(dòng)和結(jié)束自動(dòng)漂移模式。           輪端制動(dòng)裝置:           位于每個(gè)車輪處,用于向剎車盤輸出制動(dòng)力。           可以輸出不同大小的制動(dòng)力,也可以輸出相同大小的制動(dòng)力。由中央控制器指示需要輸出的制動(dòng)力。               圖片           2.4 控制方法           判斷條件:車速大于閾值、油門踏板開度小于閾值、制動(dòng)踏板開度小于閾值、方向盤轉(zhuǎn)角大于閾值、轉(zhuǎn)向角度小于閾值。           圖片           自動(dòng)漂移控制過程:           制動(dòng)力控制:中央控制器控制后輪對(duì)應(yīng)的輪端制動(dòng)裝置輸出的制動(dòng)力增大,使后輪失去抓地力,實(shí)現(xiàn)漂移。           動(dòng)態(tài)調(diào)整:在漂移過程中,根據(jù)方向盤轉(zhuǎn)角、路面附著系數(shù)、后輪載荷等因素動(dòng)態(tài)調(diào)整制動(dòng)力目標(biāo)值。           穩(wěn)定性控制:當(dāng)轉(zhuǎn)向角度增大至漂移閾值時(shí),控制外側(cè)車輪對(duì)應(yīng)的輪端制動(dòng)裝置輸出制動(dòng)力,恢復(fù)車身穩(wěn)態(tài)。           漂移結(jié)束:當(dāng)轉(zhuǎn)向角度大于等于漂移閾值或駕駛員操作結(jié)束時(shí),退出漂移控制,恢復(fù)正常的制動(dòng)控制。           電子穩(wěn)定控制系統(tǒng) (ESP):在漂移過程中關(guān)閉 ESP,以避免 ESP 干擾漂移控制。           駕駛員干預(yù)與安全性:           提前結(jié)束漂移:駕駛員可通過增大油門踏板開度、制動(dòng)踏板開度或反打方向盤來提前結(jié)束自動(dòng)漂移。              系統(tǒng)響應(yīng):中央控制器檢測到駕駛員干預(yù)后,退出自動(dòng)漂移控制,恢復(fù)正常制動(dòng)和動(dòng)力輸出。           安全性:           關(guān)閉ESP:在漂移過程中關(guān)閉ESP等電子穩(wěn)定控制系統(tǒng),避免影響漂移效果。           開啟ESP:當(dāng)轉(zhuǎn)向角度達(dá)到漂移閾值或駕駛員操作結(jié)束漂移時(shí),重新開啟ESP,提高車輛穩(wěn)定性。           圖片操作說明系統(tǒng)狀態(tài)/控制車輛行為1. 啟動(dòng)漂移模式駕駛員按下漂移按鍵ESP、ABS、CRB、DTC、ESC關(guān)閉電動(dòng)汽車進(jìn)入自動(dòng)漂移模式2. 加速階段駕駛員踩下油門踏板加速動(dòng)力總成輸出扭矩電動(dòng)汽車加速至車速閾值以上,準(zhǔn)備漂移3. 松開油門、轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤駕駛員在t0時(shí)刻松開油門踏板,未踩制動(dòng)踏板,轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤系統(tǒng)檢測油門和制動(dòng)踏板開度、方向盤轉(zhuǎn)角電動(dòng)汽車準(zhǔn)備進(jìn)入漂移狀態(tài)4. 進(jìn)入自動(dòng)漂移控制滿足以下條件:t1時(shí)刻,油門踏板開度 < 閾值、制動(dòng)踏板開度 < 閾值、方向盤轉(zhuǎn)角 > 閾值、轉(zhuǎn)向角度 < 漂移閾值中央控制器控制后輪對(duì)應(yīng)的輪端制動(dòng)裝置輸出制動(dòng)力電動(dòng)汽車開始自動(dòng)漂移,后輪制動(dòng)力逐漸增大至目標(biāo)值5. 自動(dòng)漂移進(jìn)行中t1到t2時(shí)間段內(nèi)中央控制器持續(xù)調(diào)控制動(dòng)力轉(zhuǎn)向角度逐漸增大,電動(dòng)汽車處于漂移狀態(tài)6. 退出自動(dòng)漂移控制在t2時(shí)刻,駕駛員踩下制動(dòng)踏板或油門踏板,或反打方向盤至小于或等于角度閾值,或轉(zhuǎn)向角度 ≥ 漂移閾值ESP重新打開,介入控制中央控制器退出自動(dòng)漂移控制,穩(wěn)定控制開始7. 穩(wěn)定控制恢復(fù)ESP重新打開后中央控制器控制另一側(cè)兩個(gè)車輪的輪端制動(dòng)裝置輸出制動(dòng)力車身姿態(tài)恢復(fù)穩(wěn)態(tài)8. 響應(yīng)駕駛員控制t2時(shí)刻之后中央控制器響應(yīng)制動(dòng)踏板開度指示,車輛控制器輸出油門指示的扭矩車輛恢復(fù)常規(guī)駕駛狀態(tài),四輪制動(dòng)裝置響應(yīng)制動(dòng)力輸出          這項(xiàng)技術(shù)通過精密的制動(dòng)控制算法和硬件設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)汽車的自動(dòng)漂移功能,降低了漂移操作門檻,提高了駕駛體驗(yàn)和安全性,有望在未來電動(dòng)汽車中廣泛應(yīng)用。   

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