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電動汽車漂移技術(shù):實現(xiàn)原理、控制系統(tǒng)與應用

來源:泰然健康網(wǎng) 時間:2024年12月15日 06:26

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隨著電動汽車(EV)技術(shù)的進步,高性能電動車在駕駛樂趣上逐漸接近甚至超越傳統(tǒng)內(nèi)燃機車,而電動車漂移功能則是其一大亮點。漂移功能不僅提升了駕駛體驗,更展示了電動車在操控性和電子控制系統(tǒng)上的優(yōu)勢。                                 #01電動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)燃機動力傳遞至驅(qū)動軸上的快速調(diào)節(jié)。而電動車的電機具備瞬時的響應特性,這使得它在漂移控制上具有獨特的優(yōu)勢。電動車漂移的核心原理在于通過扭矩的精確控制和動態(tài)分配,促使車輪在抓地力較低的情況下實現(xiàn)側(cè)滑。           1.1 電動車漂移功能的技術(shù)實現(xiàn)           漂移過程中的控制主要依賴以下三點:           1.電機扭矩的快速響應和實時調(diào)整;           2.獨立車輪的牽引力分配;           3.車輛穩(wěn)定性系統(tǒng)在漂移過程中的動態(tài)協(xié)助。           電動車的漂移功能主要依賴以下幾個技術(shù)要點:           電驅(qū)動系統(tǒng)的扭矩控制: 電動車中使用的電動機能夠在極短時間內(nèi)提供和調(diào)整扭矩。這種高響應速度使得電驅(qū)動系統(tǒng)可以迅速調(diào)節(jié)驅(qū)動力輸出,從而在車輛進入漂移狀態(tài)時提供精確的動力分配。               動力分配系統(tǒng): 電動車使用的動力分配系統(tǒng),能夠獨立控制各車輪的動力輸出。這使得車輛在漂移中能夠靈活調(diào)節(jié)不同車輪的扭矩,以實現(xiàn)平衡車身和保持車尾的滑移狀態(tài)。           高級穩(wěn)定性控制: 電動車中的電子穩(wěn)定程序(ESC)在漂移模式下會調(diào)整為適度介入或完全關(guān)閉,以減少對車輛動力輸出的限制。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)           智能傳感器與實時數(shù)據(jù)反饋:為了保持車輛在漂移時的可控性,車輛配備了輪速傳感器、加速度計、陀螺儀等傳感器。這些傳感器實時收集數(shù)據(jù)并通過控制單元進行處理??刂葡到y(tǒng)在漂移過程中分析這些數(shù)據(jù),以便及時調(diào)節(jié)動力分配和車身姿態(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)來分配動力輸出。電動車能夠根據(jù)傳感器的實時數(shù)據(jù)快速調(diào)整每個車輪的動力,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)漂移設定,如動力分配的比例、穩(wěn)定性輔助強度等。           電動四輪驅(qū)動(AWD):許多高性能電動車采用雙電機或多電機配置,以實現(xiàn)全輪驅(qū)動。AWD系統(tǒng)在漂移模式下允許車輛靈活地分配前后軸的動力輸出,使駕駛員可以通過調(diào)節(jié)油門和方向盤來完成漂移動作。           1.3 電動車漂移的優(yōu)勢與挑戰(zhàn)           優(yōu)勢           即時扭矩響應:電動車電機在低轉(zhuǎn)速時即可提供最大扭矩,并且響應速度遠超內(nèi)燃機。通過瞬時調(diào)整電機扭矩,漂移時的動力調(diào)節(jié)更為流暢精確。           高精度動力分配:多電機配置和電子控制系統(tǒng)使得每個車輪的動力分配更加精準,可以在車輛高速側(cè)滑時確保抓地力和車輛穩(wěn)定。           高安全性:電動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,保持一定的安全性和可控性。               圖片           挑戰(zhàn)           輪胎磨損:漂移會加劇輪胎的磨損,尤其在漂移功能頻繁使用時,輪胎的壽命將大幅縮短。電動車漂移的高扭矩輸出對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:電動車漂移功能需要高扭矩輸出,對電池和電機的熱管理提出更高要求。長時間漂移可能會導致電池快速耗電、溫度升高,影響電池壽命和性能。           控制系統(tǒng)復雜性:電動車漂移需要在高負載條件下對扭矩和抓地力進行精準控制,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實現(xiàn)算法介紹        華為提供了一種實現(xiàn)自動漂移的電動汽車控制方法(申請?zhí)?202411169783 .6),涵蓋了多個方面的知識點,以下將進行細致分析:           圖片           2.1 自動漂移的實現(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,普通駕駛員難以實現(xiàn)。           本方案的優(yōu)勢:通過制動系統(tǒng)控制后輪制動力,降低后輪抓地力,實現(xiàn)自動漂移,無需駕駛員復雜操作,降低了漂移操作門檻,提高了駕駛體驗。           2.2 系統(tǒng)組成           圖片中央控制器:負責接收傳感器信號,控制輪端制動裝置輸出制動力,并實現(xiàn)自動漂移控制邏輯。           輪端制動裝置:安裝在車輪處,用于向剎車盤輸出制動力。           驅(qū)動系統(tǒng):向車輪輸出驅(qū)動力,控制車輛行駛。           傳感器:包括油門踏板傳感器、制動踏板傳感器、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:用于啟動和關(guān)閉自動漂移模式。               2.3 制動系統(tǒng)組成           圖片           中央控制器:           接收油門踏板、制動踏板、方向盤等信號。           油門踏板:指示驅(qū)動系統(tǒng)輸出驅(qū)動力大小。           制動踏板:指示制動系統(tǒng)輸出制動力大小。           方向盤:指示車輛轉(zhuǎn)向方向和角度。           根據(jù)預設算法判斷是否進入漂移控制狀態(tài)。           控制輪端制動裝置輸出制動力,實現(xiàn)制動和漂移控制。           可選配漂移按鍵,方便駕駛員啟動和結(jié)束自動漂移模式。           輪端制動裝置:           位于每個車輪處,用于向剎車盤輸出制動力。           可以輸出不同大小的制動力,也可以輸出相同大小的制動力。由中央控制器指示需要輸出的制動力。               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           自動漂移控制過程:           制動力控制:中央控制器控制后輪對應的輪端制動裝置輸出的制動力增大,使后輪失去抓地力,實現(xiàn)漂移。           動態(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)、后輪載荷等因素動態(tài)調(diào)整制動力目標值。           穩(wěn)定性控制:當轉(zhuǎn)向角度增大至漂移閾值時,控制外側(cè)車輪對應的輪端制動裝置輸出制動力,恢復車身穩(wěn)態(tài)。           漂移結(jié)束:當轉(zhuǎn)向角度大于等于漂移閾值或駕駛員操作結(jié)束時,退出漂移控制,恢復正常的制動控制。           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、制動踏板開度或反打方向盤來提前結(jié)束自動漂移。              系統(tǒng)響應:中央控制器檢測到駕駛員干預后,退出自動漂移控制,恢復正常制動和動力輸出。           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:當轉(zhuǎn)向角度達到漂移閾值或駕駛員操作結(jié)束漂移時,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. 啟動漂移模式駕駛員按下漂移按鍵ESP、ABS、CRB、DTC、ESC關(guān)閉電動汽車進入自動漂移模式2. 加速階段駕駛員踩下油門踏板加速動力總成輸出扭矩電動汽車加速至車速閾值以上,準備漂移3. 松開油門、轉(zhuǎn)動方向盤駕駛員在t0時刻松開油門踏板,未踩制動踏板,轉(zhuǎn)動方向盤系統(tǒng)檢測油門和制動踏板開度、方向盤轉(zhuǎn)角電動汽車準備進入漂移狀態(tài)4. 進入自動漂移控制滿足以下條件:t1時刻,油門踏板開度 < 閾值、制動踏板開度 < 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應的輪端制動裝置輸出制動力電動汽車開始自動漂移,后輪制動力逐漸增大至目標值5. 自動漂移進行中t1到t2時間段內(nèi)中央控制器持續(xù)調(diào)控制動力轉(zhuǎn)向角度逐漸增大,電動汽車處于漂移狀態(tài)6. 退出自動漂移控制在t2時刻,駕駛員踩下制動踏板或油門踏板,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漂移控制,穩(wěn)定控制開始7. 穩(wěn)定控制恢復ESP重新打開后中央控制器控制另一側(cè)兩個車輪的輪端制動裝置輸出制動力車身姿態(tài)恢復穩(wěn)態(tài)8. 響應駕駛員控制t2時刻之后中央控制器響應制動踏板開度指示,車輛控制器輸出油門指示的扭矩車輛恢復常規(guī)駕駛狀態(tài),四輪制動裝置響應制動力輸出          這項技術(shù)通過精密的制動控制算法和硬件設計,實現(xiàn)了電動汽車的自動漂移功能,降低了漂移操作門檻,提高了駕駛體驗和安全性,有望在未來電動汽車中廣泛應用。   

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