一种车辆漂移的控制方法、控制系统和车辆与流程

本发明涉及车辆姿态控制技术领域，特别是涉及一种车辆漂移的控制方法、控制系统和车辆。

背景技术：

传统车辆想要进入漂移状态，需要较高的速度和转向，因此对驾驶员的行驶技术要求较高，并且存在不安全的隐患。例如传统的卡丁车控制逻辑为左右等扭控制，后轮驱动力不能使车辆产生横摆力矩。要想传统的卡丁车产生漂移，产生横摆力矩只能靠前轮的侧向力，因此需要后轮有很大的驱动力，使得轮胎失去侧向摩擦力，无法与前轮的侧向力平衡，才能产生很大的横摆角速度来漂移。

在安全驾驶的基础上，满足驾驶员对漂移状态的驾驶体验成为本领域技术人员噬待解决的问题，因此需要提出一种车辆漂移的控制方法。

技术实现要素：

为了解决上述问题至少之一，本发明第一方面提供一种车辆漂移的控制方法，包括：

获取所述车辆的横摆力矩并基于所述横摆力矩获取所述车辆的横摆角速度；

判断所述横摆角速度是否大于预设置的第一阈值，是则进入漂移模式，否则继续获取所述横摆角速度；

调整所述车辆的横摆力矩，实时获取所述横摆角速度；

在所述漂移模式下继续判断所述横摆角速度是否小于预设置的第二阈值，是则退出漂移模式，否则继续获取所述横摆角速度；

其中，所述第二阈值不大于所述第一阈值。

进一步的，所述调整所述车辆的横摆力矩进一步包括：

至少调整施加在所述车辆的轮胎的制动力和驱动力之一以提高所述横摆力矩。

进一步的，所述至少调整施加在所述车辆的轮胎的制动力和驱动力之一以提高所述横摆力矩进一步包括：

至少调整施加在所述车辆的驱动桥的轮胎的制动力和驱动力之一。

进一步的，所述驱动桥为前桥驱动、后桥驱动、前后桥驱动和多桥驱动中的一种。

进一步的，所述驱动桥为非转向非独立驱动桥，所述方法包括：向所述驱动桥的内侧轮胎施加制动力；或者

所述驱动桥为转向非独立驱动桥，所述方法包括：向所述驱动桥的轮胎施加制动力以产生与转向方向相同的横摆力矩，所述制动力基于所述驱动桥的轮胎位置和轮胎方向。

进一步的，所述驱动桥为非转向独立驱动桥，所述方法包括：向所述驱动桥的内侧轮胎施加制动力，向所述驱动桥的外侧轮胎施加驱动力；或者

所述驱动桥为转向独立驱动桥，所述方法包括：向所述驱动桥的轮胎施加制动力以产生与转向方向相同的横摆力矩，向所述驱动桥的轮胎施加驱动力以产生与转向方向相同的横摆力矩，所述制动力和驱动力基于所述驱动桥的轮胎位置和轮胎方向。

进一步的，所述车辆转向时，所述车辆的内侧车轮输出负扭矩向所述车辆的电池充电，用于向驱动所述车辆的外侧车轮的电机供电。

进一步的，所述至少调整施加在所述车辆的轮胎的制动力和驱动力之一以提高所述横摆力矩进一步包括：

调整所述车辆的非驱动桥的制动器，向所述非驱动桥的轮胎施加制动力以产生与转向方向相同的横摆力矩。

进一步的，所述制动器为分别制动所述非驱动桥的内侧或外侧轮胎；或者

所述制动器为分别制动所述非驱动桥的单个或多个轮胎。

进一步的，所述第二阈值小于第一阈值。

本发明第二方面提供一种车辆漂移的控制系统，包括调整模块、获取模块和判断模块，其中

所述获取模块，用于获取所述车辆的横摆力矩并基于所述横摆力矩获取所述车辆的横摆角速度；

所述判断模块，用于根据所述横摆角速度与预设置的第一阈值比对并判断是否进入漂移模式，若进入则通过所述调整模块调整所述车辆的横摆力矩，并根据所述横摆角速度与预设置的第二阈值比对以判断是否退出漂移模式。

进一步的，所述车辆的驱动桥为前桥驱动、后桥驱动、前后桥驱动和多桥驱动中的一种。

进一步的，所述车辆为独立驱动桥，所述控制系统还包括所述独立驱动桥对应的轮胎上分别用于驱动轮胎的第一电机和第二电机，其中

所述车辆转向时：

位于内侧车轮上的第一电机驱动所述内侧车轮输出负扭矩，产生电能并向所述车辆的电池充电；

所述电能用于补偿位于外侧车轮上的第二电机驱动所述外侧车轮的电能消耗。

本发明第三方面提供一种车辆，包括第二方面所述的控制系统。

本发明的有益效果如下：

本发明针对目前现有的问题，制定一种车辆漂移的控制方法、控制系统和车辆，通过调整车辆的横摆力矩以提高横摆角速度，使得车辆能够在低速状态下实现车辆漂移，从而弥补了现有技术中问题，在确保安全驾驶的情况下有效提高驾驶员的用户体验。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1示出本发明的一个实施例所述控制方法的流程图；

图2示出本发明的一个实施例所述车辆操纵模型；

图3示出车辆“漂移”的场景示意图；

图4示出本发明的一个实施例所述控制系统的结构框图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。

现有技术中，传统的小米卡丁车为后轮等扭矩输出，想要产生漂移，需要后轮有很大的驱动力，使后轮轮胎失去侧向摩擦力，无法与前轮的侧向力平衡，由此产生很大的横摆角速度来漂移。基于目前的动力模组输出扭矩，只能在路面附着系数很低的时候才可能出现漂移。

为解决上述问题，如图1所示，本发明的一个实施例提供了一种车辆漂移的控制方法，包括：获取所述车辆的横摆力矩并基于所述横摆力矩获取所述车辆的横摆角速度；判断所述横摆角速度是否大于预设置的第一阈值，是则进入漂移模式，否则继续获取所述横摆角速度；调整所述车辆的横摆力矩，实时获取所述横摆角速度；在所述漂移模式下继续判断所述横摆角速度是否小于预设置的第二阈值，是则退出漂移模式，否则继续获取所述横摆角速度；其中，所述第二阈值不大于所述第一阈值。

如图2所示为车辆操纵模型：将车辆运动模型简化地看作单质量刚体在平面上运动，即车辆有横向运动、纵向运动、横摆运动三个运动维度。车辆在地面的运动也可以由两个速度矢量(vx,vy)和垂向轴的横摆角速度mz来描述，可以将vx,vy合成成一个速度矢量va。当车辆要产生横摆角速度，需有横摆角加速度，横摆角加速度由轮胎与地面摩擦力对转动中心取矩所合成的横摆力矩产生。例如现有技术中，以后桥左右独立驱动为例，所述车辆的左右后轮等扭矩驱动，在转向的时候，两个后轮的驱动力对转动中心取矩，左右两轮的驱动力产生的横摆力矩大小相等方向相反，和为零。也就是说，当后桥两个轮子驱动力相等时，后桥驱动力不会产生横摆力矩，也就不会改变车辆的横摆角速度。

如图3所示，车辆“漂移”通常是指车辆在转向时发生“转向过度”之后，快速地往反方向转动方向盘，此时车辆的va与车头方向有很大的角度，前轮指向角度与车辆移动方向保持一个较小的角度，即所谓的“漂移状态”。此时车辆依然保持有较小的横摆角速度并保持转向，同时车辆运动方向指向以车为参考系的与转弯方向相反的一侧。

因此要进入“漂移状态”，首先要让车辆“转向过度”，需要让车辆在短时间内建立很大的横摆角速度，使后轴移动方向与车身纵向产生较大的角度。即需要提高车辆的横摆角速度，是得车辆更容易进入“漂移状态”。

在一个具体的示例中，以采用平衡车作为动力单元与卡丁车架搭配使用的卡丁车为例进行说明：

首先，启动车辆的发动机以产生速度；若要进入“漂移模式”则转动方向盘以产生横摆力矩，即通过控制所述车辆的转向使车辆建立横摆；获取所述车辆的横摆力矩，并根据该横摆力矩计算所述车辆的横摆角速度。在本实施例中，所述“漂移模式”为进入“漂移状态”的前提，车辆进入“漂移模式”后进一步控制车辆后轮驱动力使得车辆更容易进入“漂移状态”。

然后，根据所述横摆角速度进行判断，若横摆角速度大于预设置的第一阈值则认为车辆已经进入“漂移模式”，进入“漂移模式”后，调整车辆的横摆力矩以提高横摆角速度，使得车辆更容易进入“漂移状态”，并维持“漂移状态”以提高驾驶感受，同时继续实时计算所述横摆角速度。若横摆角速度小于第一阈值则车辆处于正常行驶状态，通过实时获取所述车辆的横摆力矩计算车辆的横摆角速度，判断是否能进入“漂移模式”。

最后，判断所述横摆角速度是否小于预设置的第二阈值。当所述横摆角速度小于第二阈值时则认为车辆退出“漂移模式”，车辆进入正常行驶状态。本发明提供的实施例通过调整车辆的横摆力矩以提高横摆角速度，使得车辆能够在低速状态下实现车辆漂移，从而弥补了现有技术中问题，在确保安全驾驶的情况下有效提高驾驶员的用户体验。

其中，所述第二阈值不大于所述第一阈值。值得说明的是，所述第一阈值和第二阈值均为预先设定的数值，可以为从实际应用中测量得到的，也可以为通过相关公式推导得到的，本领域技术人员应当根据实际应用场景设置所述第一阈值和第二阈值。

考虑到所述第一阈值和第二阈值相等时容易引起震荡导致输出不稳定。在一个优选的实施例中，所述第二阈值小于第一阈值。即对于车辆进入和退出“漂移模式”采取门限值控制和滞回控制，当横摆角速度大于第一阈值时进入“漂移模式”，当横摆角速度小于第二阈值时退出“漂移模式”，有效降低了在阈值上下震荡的可能性。同时，由于第二阈值小于第一阈值，即进入“漂移模式”的阈值比退出的阈值高，因此当车辆进入“漂移模式”并发生漂移之后，响应于驾驶员反打方向减小车辆横摆角速度，使得车辆不会退出“漂移模式”而是继续保持“漂移模式”的高横摆力矩输出，这样能使车辆尽量保持“漂移模式”；直到监测到横摆角速度降低到第二阈值才判断漂移已完成，退出“漂移模式”，从而有效提高驾驶员的驾驶体验。值得说明的是，根据所述滞回控制，本实施例使用横摆力矩控制漂移不会因为驾驶员轻微修正方向等操作轻易退出保证车辆可控稳定。

在另一个优选的实施例中，所述调整所述车辆的横摆力矩进一步包括：至少调整施加在所述车辆的轮胎的制动力和驱动力之一以提高所述横摆力矩。即根据车辆的实际驱动类型和驱动方式，通过调节所述车辆的制动力或驱动力，或者制动力和驱动力提高横摆力矩，从而提高横摆角速度，使得车辆更容易进入“漂移状态”，从而满足驾驶员的驾驶体验。

具体的，所述制动力可以通过以下方式实现：通过摩擦与轮胎共同转动的部件实现制动；通过电机输出负扭矩实现制动；通过液力变矩器产生制动力实现制动。所述驱动力可以通过以下方式实现：通过发动机驱动驱动桥实现驱动；通过电机驱动驱动桥实现驱动；通过轮毂或轮边电机驱动单个车轮实现驱动；通过发动机驱动单个车轮实现驱动。值得说明的是，本领域技术人员应当根据实际应用需求设置制动力和驱动力的实现方式，以能够产生横摆力矩为设计准则，在此不再赘述。

在另一个优选的实施例中，当控制的轮胎为所述车辆的驱动桥的轮胎时，具体的，所述驱动桥为前桥驱动、后桥驱动、前后桥驱动和多桥驱动中的一种，根据所述驱动桥的驱动方式分别进行控制。

实施例一，所述驱动桥为非转向非独立驱动桥，向所述驱动桥的内侧轮胎施加制动力。即所述驱动桥具有驱动功能，并且所述驱动桥对应的内侧轮胎和外侧轮胎为统一控制。当进入漂移模式时，向驱动桥内侧轮胎施加制动力，使得轮胎的制动力的反作用力对车辆产生横摆力矩，根据所述横摆力矩提高横摆角速度，所述车辆更容易进入“漂移状态”。

实施例二，所述驱动桥为转向非独立驱动桥，向所述驱动桥的轮胎施加制动力以产生与转向方向相同的横摆力矩，所述制动力基于所述驱动桥的轮胎位置和轮胎方向。即所述驱动桥同时具有驱动功能和制动功能，并且所述驱动桥对应的内侧轮胎和外侧轮胎为统一控制，向所述驱动桥的轮胎施加制动力以产生与转向方向相同的横摆力矩，所述制动力基于所述驱动桥的轮胎位置和轮胎方向，当车轮轴线指向车辆几何中心的靠弯心一侧时，对该轮胎施加制动力，当轮胎轴线指向车辆几何中心靠转弯方向的另一侧时，对该车轮增加驱动力。使得轮胎对地驱动力或制动力的反作用力对车辆产生横摆力矩，根据所述横摆力矩提高横摆角速度，所述车辆更容易进入“漂移状态”。

实施例三，所述驱动桥为非转向独立驱动桥，向所述驱动桥的内侧轮胎施加制动力，向所述驱动桥的外侧轮胎施加驱动力。即所述驱动桥仅具有驱动功能，并且所述驱动桥对应的内侧轮胎和外侧轮胎为独立控制，向驱动桥内侧轮胎施加制动力，向所述驱动桥的外侧轮胎施加驱动力，使得轮胎对地驱动力或制动力的反作用力对车辆产生横摆力矩，根据所述横摆力矩提高横摆角速度，所述车辆更容易进入“漂移状态”。

实施例四，所述驱动桥为转向独立驱动桥，向所述驱动桥的轮胎施加制动力以产生与转向方向相同的横摆力矩，向所述驱动桥的轮胎施加驱动力以产生与转向方向相同的横摆力矩，所述制动力和驱动力基于所述驱动桥的轮胎位置和轮胎方向。即所述驱动桥同时具有驱动功能和制动功能，并且所述驱动桥对应的内侧轮胎和外侧轮胎为独立控制，向所述驱动桥的轮胎施加制动力以产生与转向方向相同的横摆力矩，向所述驱动桥的轮胎施加驱动力以产生与转向方向相同的横摆力矩，所述制动力和驱动力基于所述驱动桥的轮胎位置和轮胎方向，当车轮轴线指向车辆几何中心的靠弯心一侧时，对该轮胎施加制动力，当轮胎轴线指向车辆几何中心靠转弯方向的另一侧时，对该车轮增加驱动力。使得轮胎对地驱动力或制动力的反作用力对车辆产生横摆力矩，根据所述横摆力矩提高横摆角速度，所述车辆更容易进入“漂移状态”。

在另一个优选的实施例中，所述车辆为独立驱动桥，所述车辆转向时，所述车辆的内侧车轮输出负扭矩向所述车辆的电池充电，用于向驱动所述车辆的外侧车轮的电机供电。当所述车辆的驱动桥对应的轮胎上分别包括驱动轮胎的第一电机和第二电机，例如第一电机驱动左侧轮胎，第二电机驱动右侧轮胎，当车辆向左侧转向时，左侧车轮为内侧车轮，第一电机驱动所述内侧车轮输出负扭矩，监测第一电机的交轴电压，使得交轴电压不小于0，第一电机处于给所述车辆电池的母线馈电状态，即将第一电机驱动内侧车辆输出负扭矩所产生的电能充入所述车辆的电池；同时，右侧车轮为外侧车轮，所述第二电机驱动外侧车轮输出正扭矩需要消耗大量电能，因此可以使用所述内侧车轮输出负扭矩产生的电能补偿第二电机驱动外侧车轮的电能消耗。

在另一个优选的实施例中，当控制的轮胎为所述车辆的非驱动桥的轮胎时，调整所述车辆的非驱动桥的制动器，向所述非驱动桥的轮胎施加制动力以产生与转向方向相同的横摆力矩。使得所述非驱动桥的轮胎产生于转向方向相同的横摆力矩，从而提高横摆角速度，所述车辆更容易进入“漂移状态”。

进一步的，所述制动器为分别制动所述非驱动桥的内侧或外侧轮胎；或者所述制动器为分别制动所述非驱动桥的单个或多个轮胎。

与上述实施例提供的控制方法相对应，本申请的一个实施例还提供一种使用上述控制方法的控制系统，由于本申请实施例提供的控制系统与上述几种实施例提供的控制方法相对应，因此在前述实施方式也适用于本实施例提供的控制系统，在本实施例中不再详细描述。

如图4所示，本申请的一个实施例还提供一种使用上述控制方法的控制系统，包括调整模块、获取模块和判断模块，其中所述获取模块，用于获取所述车辆的横摆力矩并基于所述横摆力矩获取所述车辆的横摆角速度；所述判断模块，用于根据所述横摆角速度与预设置的第一阈值比对并判断是否进入漂移模式，若进入则通过所述调整模块调整所述车辆的横摆力矩，并根据所述横摆角速度与预设置的第二阈值比对以判断是否退出漂移模式。即通过该控制系统能够实现上述控制方法，通过调整车辆的横摆力矩以提高横摆角速度，使得车辆更容易进入漂移状态，有效提高驾驶员的驾驶体验。

在一个优选的实施例中，所述车辆的驱动桥为前桥驱动、后桥驱动、前后桥驱动和多桥驱动中的一种。

在另一个优选的实施例中，所述车辆为独立驱动桥，所述控制系统还包括所述独立驱动桥对应的轮胎上分别用于驱动轮胎的第一电机和第二电机，其中所述车辆转向时：位于内侧车轮上的第一电机驱动所述内侧车轮输出负扭矩，产生电能并向所述车辆的电池充电；所述电能用于补偿位于外侧车轮上的第二电机驱动所述外侧车轮的电能消耗。即在车辆转向时，通过第一电机驱动内侧车辆输出负扭矩产生电能并充入所述车辆的电池，从而补偿第二电机驱动外侧车轮输出正扭矩所消耗的电能。

相应地，本申请的一个实施例还提供一种车辆，包括上述控制系统，所述车辆可以为卡丁车、普通轿车、越野车等机动车辆，也可以为用于游戏、竞技的车辆模型或车辆玩具。本领域技术人员应当理解，所述车辆以能够通过控制横摆力矩提高横摆角速度，从而更容易地实现车辆的漂移功能为设计准则。

本发明针对目前现有的问题，制定一种车辆漂移的控制方法、控制系统和车辆，通过调整车辆的横摆力矩以提高横摆角速度，使得车辆能够在低速状态下实现车辆漂移，从而弥补了现有技术中问题，在确保安全驾驶的情况下有效提高驾驶员的用户体验。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。