电动汽车漂移技术：实现原理、控制系统与应用

原创汽车电子与软件 2024-12-02 08:44

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作者 | 北湾南巷

出品 | 汽车电子与软件

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。

#01

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。

1.1 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：

1.电机扭矩的快速响应和实时调整；

2.独立车轮的牵引力分配；

3.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。

1.2 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。

1.3 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。

#02

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：

2.1 自动漂移的实现原理

漂移的定义和作用：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。

2.2 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。

2.3 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。

2.4 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。

/ END /

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