电动汽车漂移技术：实现原理、控制系统与应用
电动汽车漂移技术：实现原理、控制系统与应用
随着电动汽车（EV）技术的进步，高性能电动车在驾驶乐趣上逐渐接近甚至超越传统内燃机车，而电动车漂移功能则是其一大亮点。漂移功能不仅提升了驾驶体验，更展示了电动车在操控性和电子控制系统上的优势。
电动车漂移功能的基本原理
漂移是一种在弯道中通过扭矩控制与动力分配，使车辆尾部产生侧滑的驾驶技术。在传统燃油车中，漂移依赖于内燃机动力传递至驱动轴上的快速调节。而电动车的电机具备瞬时的响应特性，这使得它在漂移控制上具有独特的优势。电动车漂移的核心原理在于通过扭矩的精确控制和动态分配，促使车轮在抓地力较低的情况下实现侧滑。
电动车漂移功能的技术实现
漂移过程中的控制主要依赖以下三点：
- 电机扭矩的快速响应和实时调整；
- 独立车轮的牵引力分配；
- 车辆稳定性系统在漂移过程中的动态协助。
电动车的漂移功能主要依赖以下几个技术要点：
电驱动系统的扭矩控制： 电动车中使用的电动机能够在极短时间内提供和调整扭矩。这种高响应速度使得电驱动系统可以迅速调节驱动力输出，从而在车辆进入漂移状态时提供精确的动力分配。
动力分配系统： 电动车使用的动力分配系统，能够独立控制各车轮的动力输出。这使得车辆在漂移中能够灵活调节不同车轮的扭矩，以实现平衡车身和保持车尾的滑移状态。
高级稳定性控制： 电动车中的电子稳定程序（ESC）在漂移模式下会调整为适度介入或完全关闭，以减少对车辆动力输出的限制。通过调整系统算法，驾驶者可在漂移中拥有更多自由操作空间，但仍在特定情况下维持车辆稳定。
关键技术与支持系统
智能传感器与实时数据反馈： 为了保持车辆在漂移时的可控性，车辆配备了轮速传感器、加速度计、陀螺仪等传感器。这些传感器实时收集数据并通过控制单元进行处理。控制系统在漂移过程中分析这些数据，以便及时调节动力分配和车身姿态。
软件算法与扭矩矢量控制： 漂移模式依赖于复杂的软件算法，这些算法用于扭矩矢量控制系统来分配动力输出。电动车能够根据传感器的实时数据快速调整每个车轮的动力，帮助驾驶员在漂移中保持控制。某些车辆甚至允许用户通过车内系统调节漂移设定，如动力分配的比例、稳定性辅助强度等。
电动四轮驱动（AWD）： 许多高性能电动车采用双电机或多电机配置，以实现全轮驱动。AWD系统在漂移模式下允许车辆灵活地分配前后轴的动力输出，使驾驶员可以通过调节油门和方向盘来完成漂移动作。
电动车漂移的优势与挑战
优势
即时扭矩响应： 电动车电机在低转速时即可提供最大扭矩，并且响应速度远超内燃机。通过瞬时调整电机扭矩，漂移时的动力调节更为流畅精确。
高精度动力分配： 多电机配置和电子控制系统使得每个车轮的动力分配更加精准，可以在车辆高速侧滑时确保抓地力和车辆稳定。
高安全性： 电动车的漂移功能可通过多重传感器数据，结合ESC等系统，确保驾驶员在享受漂移的同时，保持一定的安全性和可控性。
挑战
轮胎磨损： 漂移会加剧轮胎的磨损，尤其在漂移功能频繁使用时，轮胎的寿命将大幅缩短。电动车漂移的高扭矩输出对轮胎的抓地力提出更高要求，轮胎的耐用性成为需要解决的问题。
电池管理和热管理： 电动车漂移功能需要高扭矩输出，对电池和电机的热管理提出更高要求。长时间漂移可能会导致电池快速耗电、温度升高，影响电池寿命和性能。
控制系统复杂性： 电动车漂移需要在高负载条件下对扭矩和抓地力进行精准控制，因此控制系统的算法开发难度较高，需要大量的测试和调优。
实现算法介绍
华为提供了一种实现自动漂移的电动汽车控制方法（申请号 202411169783 .6），涵盖了多个方面的知识点，以下将进行细致分析：
自动漂移的实现原理
漂移是指车辆部分轮胎失去抓地力，车身在较大侧偏角下转向，用于实现小半径转弯，满足赛车、驾驶乐趣、狭窄区域转向等需求。
传统漂移的局限性：需要驾驶员熟练掌握驾驶技巧，普通驾驶员难以实现。
本方案的优势：通过制动系统控制后轮制动力，降低后轮抓地力，实现自动漂移，无需驾驶员复杂操作，降低了漂移操作门槛，提高了驾驶体验。
系统组成
中央控制器： 负责接收传感器信号，控制轮端制动装置输出制动力，并实现自动漂移控制逻辑。
轮端制动装置： 安装在车轮处，用于向刹车盘输出制动力。
驱动系统： 向车轮输出驱动力，控制车辆行驶。
传感器： 包括油门踏板传感器、制动踏板传感器、方向盘角度传感器、车速传感器和转向角度传感器等。
电子稳定控制系统（ESP）： 提高车辆操控表现，防止车辆失控。
漂移按键： 用于启动和关闭自动漂移模式。
制动系统组成
中央控制器：
接收油门踏板、制动踏板、方向盘等信号。
油门踏板：指示驱动系统输出驱动力大小。
制动踏板：指示制动系统输出制动力大小。
方向盘：指示车辆转向方向和角度。
根据预设算法判断是否进入漂移控制状态。
控制轮端制动装置输出制动力，实现制动和漂移控制。
可选配漂移按键，方便驾驶员启动和结束自动漂移模式。
轮端制动装置：
位于每个车轮处，用于向刹车盘输出制动力。
可以输出不同大小的制动力，也可以输出相同大小的制动力。
由中央控制器指示需要输出的制动力。
控制方法
判断条件： 车速大于阈值、油门踏板开度小于阈值、制动踏板开度小于阈值、方向盘转角大于阈值、转向角度小于阈值。
自动漂移控制过程：
制动力控制： 中央控制器控制后轮对应的轮端制动装置输出的制动力增大，使后轮失去抓地力，实现漂移。
动态调整： 在漂移过程中，根据方向盘转角、路面附着系数、后轮载荷等因素动态调整制动力目标值。
稳定性控制： 当转向角度增大至漂移阈值时，控制外侧车轮对应的轮端制动装置输出制动力，恢复车身稳态。
漂移结束： 当转向角度大于等于漂移阈值或驾驶员操作结束时，退出漂移控制，恢复正常的制动控制。
电子稳定控制系统 (ESP)： 在漂移过程中关闭 ESP，以避免 ESP 干扰漂移控制。
驾驶员干预与安全性
提前结束漂移： 驾驶员可通过增大油门踏板开度、制动踏板开度或反打方向盘来提前结束自动漂移。
系统响应： 中央控制器检测到驾驶员干预后，退出自动漂移控制，恢复正常制动和动力输出。
安全性：
关闭ESP： 在漂移过程中关闭ESP等电子稳定控制系统，避免影响漂移效果。
开启ESP： 当转向角度达到漂移阈值或驾驶员操作结束漂移时，重新开启ESP，提高车辆稳定性。
步骤 | 操作说明 | 系统状态/控制 | 车辆行为 |
|---|---|---|---|
1.启动漂移模式 | 驾驶员按下漂移按键 | ESP、ABS、CRB、DTC、ESC关闭 | 电动汽车进入自动漂移模式 |
2.加速阶段 | 驾驶员踩下油门踏板加速 | 动力总成输出扭矩 | 电动汽车加速至车速阈值以上，准备漂移 |
3.松开油门、转动方向盘 | 驾驶员在t0时刻松开油门踏板，未踩制动踏板，转动方向盘 | 系统检测油门和制动踏板开度、方向盘转角 | 电动汽车准备进入漂移状态 |
4.进入自动漂移控制 | 满足以下条件：t1时刻，油门踏板开度 < 阈值、制动踏板开度 < 阈值、方向盘转角 > 阈值、转向角度 < 漂移阈值 | 中央控制器控制后轮对应的轮端制动装置输出制动力 | 电动汽车开始自动漂移，后轮制动力逐渐增大至目标值 |
5.自动漂移进行中 | t1到t2时间段内 | 中央控制器持续调控制动力 | 转向角度逐渐增大，电动汽车处于漂移状态 |
6.退出自动漂移控制 | 在t2时刻，驾驶员踩下制动踏板或油门踏板，或反打方向盘至小于或等于角度阈值，或转向角度 ≥ 漂移阈值 | ESP重新打开，介入控制 | 中央控制器退出自动漂移控制，稳定控制开始 |
7.稳定控制恢复 | ESP重新打开后 | 中央控制器控制另一侧两个车轮的轮端制动装置输出制动力 | 车身姿态恢复稳态 |
8.响应驾驶员控制 | t2时刻之后 | 中央控制器响应制动踏板开度指示，车辆控制器输出油门指示的扭矩 | 车辆恢复常规驾驶状态，四轮制动装置响应制动力输出 |
这项技术通过精密的制动控制算法和硬件设计，实现了电动汽车的自动漂移功能，降低了漂移操作门槛，提高了驾驶体验和安全性，有望在未来电动汽车中广泛应用。