華為“黑科技”帶來舒適安全的駕駛體驗——HUAWEI DATS
汽車的驅(qū)動系統(tǒng)在不斷發(fā)展更迭的同時，也影響著一系列車輛電控系統(tǒng)的發(fā)展。相對于傳統(tǒng)燃油汽車，使用電機(jī)驅(qū)動的新能源電動汽車不僅為能量回收技術(shù)奠定了硬件基礎(chǔ)，還能夠通過對電機(jī)的控制提升車輛的安全性、舒適性和操控性。新能源電動汽車的能量回收主要通過制動能量回收和滑行能量回收實(shí)現(xiàn)，當(dāng)駕駛員踩下剎車踏板進(jìn)入制動狀態(tài)，或者同時松開加速踏板和制動踏板進(jìn)入滑行狀態(tài)時，整車控制器發(fā)出指令，使電機(jī)由驅(qū)動模式進(jìn)入能量回收模式，電機(jī)產(chǎn)生的電能回饋到電池中，實(shí)現(xiàn)動能到電能的轉(zhuǎn)變回收。
為降低電動汽車行駛能耗和提升駕駛體驗，華為研發(fā)出了HUAWEI DATS動態(tài)自適應(yīng)扭矩系統(tǒng)（Dynamic Adaptive Torque System, DATS），如圖1所示，其核心技術(shù)分別是：基于動態(tài)能量回收的降能耗技術(shù)優(yōu)化整車能量管理；基于多參數(shù)感知的快速扭矩調(diào)節(jié)控制技術(shù)提升平順性。
圖1 HUAWEI DATS技術(shù)路線圖
在動能與電能的能量轉(zhuǎn)換過程中，由于電磁系統(tǒng)和機(jī)械傳動系統(tǒng)均存在能量損耗，傳統(tǒng)的能量回收方法，正負(fù)向功率轉(zhuǎn)換次數(shù)多、功率波動率大，能量損耗大。同時，針對能量回收的變革需要考慮駕駛員的特定生理適應(yīng)性，在降低能耗的基礎(chǔ)上從人因角度確保回收功能的使用沒有對駕駛員造成生理或心理上的不適。HUAWEI DATS以駕駛體驗為首要考慮因素，減少駕駛過程能量回收系統(tǒng)導(dǎo)致的減速不足與過減速，更好地適應(yīng)駕駛需求。從人因方法和算法控制兩方面提出以控制功率波動率為目標(biāo)，達(dá)到車輛易駕駛的同時讓行駛能耗工作在更低的水平。
傳統(tǒng)燃油汽車依靠制動力或發(fā)動機(jī)驅(qū)動力來實(shí)現(xiàn)車輛穩(wěn)定控制，主要是通過發(fā)動機(jī)、變速器、差速器等機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行扭矩調(diào)整，其控制扭矩響應(yīng)時延約100-400ms，如圖2所示。而新能源電動汽車直接通過控制電機(jī)的驅(qū)動轉(zhuǎn)矩使車輛處于穩(wěn)定的狀態(tài)區(qū)間，但現(xiàn)有傳統(tǒng)的扭矩干預(yù)技術(shù)是基于電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)等檢測車輛狀態(tài)（如滑移率等）對車輛施加扭矩干預(yù)，控制車輛處于更穩(wěn)定的狀態(tài)區(qū)間（如識別打滑后降低扭矩控制更低的滑移率等），如圖3所示，該識別和控制鏈路存在控制鏈路長、閉環(huán)速度慢的問題，總體扭矩響應(yīng)時延約為40~100ms。
圖2 傳統(tǒng)燃油車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)扭矩調(diào)整路徑
圖3 傳統(tǒng)新能源汽車電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)扭矩調(diào)整路徑
HUAWEI DATS在動態(tài)能量回收技術(shù)的基礎(chǔ)上集成了提升車輛行駛穩(wěn)定性與平順性的電機(jī)扭矩控制技術(shù)，在傳統(tǒng)的電子穩(wěn)定控制系統(tǒng)扭矩干預(yù)之前，進(jìn)一步縮短閉環(huán)鏈路。如圖4所示，通過在電機(jī)控制器（MCU）內(nèi)部完成電機(jī)旋變傳感器感知路面變化和扭矩調(diào)節(jié)閉環(huán)，扭矩控制鏈路大幅縮短，總體扭矩響應(yīng)時延降低至最快4ms。
圖4 HUAWEI DATS系統(tǒng)扭矩傳遞路徑
與此同時，高效的傳遞路徑需要配合“聰明”的控制算法才能發(fā)揮系統(tǒng)的優(yōu)良性能。HUAWEI DATS創(chuàng)新性地通過電機(jī)旋變信號迅速感知路面變化和調(diào)節(jié)扭矩，減少電機(jī)轉(zhuǎn)速變化帶來的沖擊和振動，從而提升車輛的行駛平順性。針對四輪驅(qū)動的新能源電動汽車，HUAWEI DATS基于前后驅(qū)動電機(jī)的共振頻率區(qū)間，通過優(yōu)化軸間扭矩分配來減少動力系統(tǒng)產(chǎn)生的高頻電磁噪聲，進(jìn)一步提升車輛的乘坐舒適性。
面向用戶常見工況和常用區(qū)間，HUAWEI DATS從人因方法和算法控制兩方面開發(fā)了一套以降低功率波動率為出發(fā)點(diǎn)的節(jié)能設(shè)計方法，并針對傳統(tǒng)扭矩控制鏈路長、閉環(huán)速度慢的問題，提出了基于多參數(shù)感知的快速扭矩調(diào)節(jié)控制方法，實(shí)現(xiàn)了車輛加減速好開、易控的同時，有效抑制不必要的功率波動，達(dá)到節(jié)能效果，顯著提升行駛平順性與用戶駕乘體驗。HUAWEI DATS技術(shù)在實(shí)現(xiàn)快速自適應(yīng)扭矩控制技術(shù)自研創(chuàng)新的同時，突破了部分海外車企壟斷的新能源電動汽車控制技術(shù)的瓶頸，為塑造更強(qiáng)的國產(chǎn)新能源電動汽車品牌的競爭優(yōu)勢和產(chǎn)業(yè)影響力提供強(qiáng)力支持。
（王建 北京航空航天大學(xué)教授）
