華為“黑科技”帶來舒適安全的駕駛體驗(yàn)——HUAWEI DATS
汽車的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)在不斷發(fā)展更迭的同時(shí)，也影響著一系列車輛電控系統(tǒng)的發(fā)展。相對(duì)于傳統(tǒng)燃油汽車，使用電機(jī)驅(qū)動(dòng)的新能源電動(dòng)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(duì)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(dòng)汽車的能量回收主要通過制動(dòng)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(dòng)狀態(tài)，或者同時(shí)松開加速踏板和制動(dòng)踏板進(jìn)入滑行狀態(tài)時(shí)，整車控制器發(fā)出指令，使電機(jī)由驅(qū)動(dòng)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(dòng)能到電能的轉(zhuǎn)變回收。
為降低電動(dòng)汽車行駛能耗和提升駕駛體驗(yàn)，華為研發(fā)出了HUAWEI DATS動(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)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(dòng)率大，能量損耗大。同時(shí)，針對(duì)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(duì)駕駛員造成生理或心理上的不適。HUAWEI DATS以駕駛體驗(yàn)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(dòng)率為目標(biāo)，達(dá)到車輛易駕駛的同時(shí)讓行駛能耗工作在更低的水平。
傳統(tǒng)燃油汽車依靠制動(dòng)力或發(fā)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)力來實(shí)現(xiàn)車輛穩(wěn)定控制，主要是通過發(fā)動(dòng)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(shí)延約100-400ms，如圖2所示。而新能源電動(dòng)汽車直接通過控制電機(jī)的驅(qū)動(dòng)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(duì)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(shí)別打滑后降低扭矩控制更低的滑移率等），如圖3所示，該識(shí)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(shí)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(dòng)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(shí)延降低至最快4ms。
圖4 HUAWEI DATS系統(tǒng)扭矩傳遞路徑
與此同時(shí)，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(hào)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(dòng)，從而提升車輛的行駛平順性。針對(duì)四輪驅(qū)動(dòng)的新能源電動(dòng)汽車，HUAWEI DATS基于前后驅(qū)動(dòng)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(dòng)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(dòng)率為出發(fā)點(diǎn)的節(jié)能設(shè)計(jì)方法，并針對(duì)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(shí)，有效抑制不必要的功率波動(dòng)，達(dá)到節(jié)能效果，顯著提升行駛平順性與用戶駕乘體驗(yàn)。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(shí)，突破了部分海外車企壟斷的新能源電動(dòng)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(dòng)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）
