什么样的纯电车开起来不容易头晕？

电动车开起来容易头晕？ 这是一个老问题，但也是常问常新的好问题。

最初的答案是：电动车提升电机功率较为简单，这让从没开过燃油性能车的普通消费者也能体验前所未有的动力，所以才会头晕！不信，你找机会去开一次燃油性能车，一样会头晕啊！

这就是答案的第一层：电车的动力强、加速度大，所以容易头晕。

然而，当你真的去驾驶/乘坐燃油性能车的时候会发现，同样的动力性能，晕是有点晕，但没电车那么晕！这又是为什么呢？

这是因为，电动车与燃油车的驱动特性完全不同。假设现在你在一辆燃油性能车上，深踩油门踏板后首先会听到发动机转速飙升的轰鸣，在迎接汹涌澎湃动力的零点几秒之前，你的身体已做好了充足的准备。

电动车与燃油车驱动特性对比

电动车则不一样，推背感的袭来毫无征兆，在听到电机的电磁声之前，你已被牢牢地按在了副驾靠背上，只能闭眼体验那一阵轻微的眩晕感。

这就是答案的第二层：电车动力响应太快，让人反应不及，所以容易晕。

这就是真相的全部了吗？也不尽然。我开过一辆性能较弱(零百>8秒)的纯电动车，运动模式开起来很晕；能量回收模式下的感受也是如此，明明回收强度不如特斯拉，但晕车感比特斯拉还强！

我也仔细琢磨过原因，于是得到了答案的第三层：电门与制动踏板的曲线标定与驾驶员的预期不符，人机工程学方面做得不到位。

分析到这里，咱们稍微停一下。回顾一下刚才这三个例子，头晕原因各不相同，但都可以被「加速度vs人的预期」二者之间的关系所涵盖：当符合人的预期时，加速度更大一些、动力响应更快一些，也不容易头晕；当不符合人的预期时，加速度不算大、动力响应不算快，也容易头晕。

这个「加速度vs人的预期」假说也可以解释为什么副驾比主驾更容易头晕，因为主驾深踩电门急加速的同时也产生了车辆即将加速的预期，而副驾并没有此预期。

拿着刚总结出的「加速度vs人的预期」假说，我们可以发散思考出更多容易引起头晕的原因，例如：

• 颠簸路面的轮速变化：减速带、坑洼、沙石等路面，咱们开起车来会觉得不舒适，这其实也算是一种「头晕」的感觉。原因是路面附着系数忽高忽低，附着力低的驱动轮会因为扭矩过剩而滑转率过高，轮速飙到很高后再恢复正常转速，反过来就会冲击车身姿态，带来一瞬间的前冲感，这也会给人带来一种类似失控的头晕感。

• 极端场景的车轮打滑：在比较极端的场景下，比如说路面附着系数很低的湿滑雨雪路面或电门踩到底加速度很大时，车轮就会出现打滑现象，甚至会出现转向失控。此时驾驶员也会感觉到头晕，甚至会有失魂落魄的感觉。打滑到极致就是漂移了，坐在这样的车上，正常人能不头晕吗？

车轮打滑到极致就是漂移，非专业人员肯定头晕

其实，这两个场景在学术上都属于TCS(Traction Control System)牵引力控制问题，或叫做ASR(Acceleration Slip Regulation)驱动防滑控制问题。

从名称就可以看出，它与咱们熟知的ABS(Antilock Brake System)制动防抱死系统有一定的相似之处，事实上也是如此，只不过前者主要用于驱动状态，后者主要用于制动状态。

下面咱们花一点点时间，来介绍一下TCS牵引力控制问题。

别怕，今天不是上课，不讲那些复杂的公式。简单来说，汽车运动的所有规律，既不是由发动机、也不是由变速箱，而是由轮胎与地面之间的沟通决定的！

我们知道，干燥平整路面的附着力比较高，车轮不容易打滑。在不存在任何打滑的情况下，轮速乘以一个固定的传动系数，就可以精确地计算出车速。如果计算出的理论车速与真实车速存在差异，二者之间的差异就被称为「滑转率」。

实际上，驱动过程中我们的车辆每时每刻都处于「轻微打滑」的滑转状态。这并不是一件坏事，因为从下图可以看到[1]：在滑转率15%左右的时候，车辆的利用附着系数达到最高，也就是常说的抓地力最强的状态，此时地面可提供最强的驱动力。

如此一来，TCS牵引力控制的思路其实就非常简单了：通过控制轮上扭矩(降低驱动扭矩或施加制动扭矩)，使过高的滑转率降低到理想水平。

下图就是某款典型燃油车的TCS系统工作原理[2]：VCU通过驱动轮与从动轮的轮速差判断滑转率，然后通过缩小副节气门开度降低发动机转矩、通过后轮制动器施加制动转矩，使过高的滑转率降低到理想水平。

某款典型燃油车的TCS系统工作原理

观察整个工作流程，我们从中也可以发现一个重大问题，那就是控制延迟可能非常大！延迟主要包括两个环节：

• 信号传输延迟：CAN总线上的VCU接收轮速信号与其它信号，需要1个控制周期算出滑转率，将控制指令发给TCS控制器、再转发给TCS与ABS控制器又需要2-3个控制周期、给到最终执行的发动机控制器与制动控制器又要再加1个控制周期，这么一来，上百毫秒的延迟时间就过去了。
• 物理过程延迟：从缩小发动机节气门开度到降低发动机转矩，这又是一个上百毫秒的延迟过程。

传统燃油车整个控制流程走下来，大概400毫秒的时间已经流逝了。假设车辆行驶在72km/h的不快不慢的速度，400毫秒可以前进8米，这个距离早就把偶发的减速带、坑洼路面给趟过去了，并没有发挥作用；换而言之，它只能在长距离的沙石路面上起作用，效果就大打折扣。

从燃油车进化到电动车，由于电机动力有毫秒级的快速响应，物理过程延迟被大大降低了。然而，整车CAN网络上的ESP信号采集→VCU计算滑转率与控制指令→MCU执行指令的通讯链路并没有变化，信号传输延迟依然存在。

整个控制流程大概需要100毫秒的时间，相比于400毫秒有所改善，但还是远远不够 —— 100毫秒已行驶了2米的距离，偶发的减速带、坑洼路面也一样给趟过去了，并没有本质改变。

优化到这里似乎有点无解了，因为想更进一步的话，就需要把ESP、VCU、MCU控制器都给换了。那优化的就不是一个小小的TCS功能了，而是整个汽车产业了啊！

那么，真的没有办法来突破信号传输延迟的限制吗？

最近，我留意到华为的DATS(HUAWEI Dynamic Adaptive Torque System) 动态自适应扭矩系统可以实现整车毫秒级扭矩动态自适应调节，进而提升车辆行驶在颠簸路面的平顺稳定性。

毫米级？听起来似乎是突破了信号传输延迟的限制，究竟是怎么做到的呢？ 带着浓厚的兴趣，我研究了一下华为的DATS技术，来给大家分享一下。

其实行业里也有一些突破信号传输延迟的案例。我想到了两个，一个是气囊的控制，另一个是BMS的主继电器下电控制。

如下图，若通过整车控制器VCU来设计气囊控制，那么整个控制流程不会低于100ms。这没办法，整车通讯周期是考虑全车几十个控制器来设计的，不能单独为了气囊而迁就啊！那怎么办？绕过VCU，碰撞传感器信号直接接入气囊控制器，来控制气囊弹出！

类似地，碰撞时也需要紧急切断动力电池开关，否则乘客就会有触电风险。传统控制架构[3]通过VCU采集碰撞信号后来控制，至少需要100-300ms的时间。

动力电池紧急下电的传统控制架构

论文[4]提出了一种新型架构：在高压总线上串联一个独立的碰撞传感器与继电器控制装置，绕过CAN总线来实现断电设计，而不仅仅依赖于气囊模组的碰撞传感器信号。依赖新型架构，蔚来ES8将紧急下电时间缩短至15毫秒[5]、大众ID系列缩短至毫秒级[6]。

动力电池紧急下电的新型架构

从这两个例子可以看出，降低信号传输延迟的思路就是绕过整车控制网络，给底层控制器充分的自治权，直接进行「边缘控制」。

如果我们想实现更好的TCS牵引力控制技术，是不是也可以让电机采用这种「边缘控制」的思路呢？ 想起来是很简单的，但实施起来却困难重重，原因在于电机控制与气囊控制、BMS紧急下电控制存在很大的差异，比如说：

• 单次控制 vs 实时控制：气囊弹出与动力电池紧急下电，只需要在碰撞这种极端情况下工作一次即可(虽然信号一直在采集)。不像电机，只要车辆在行驶，它就每时每刻都在工作状态中。
• 独立功能 vs 复合功能：气囊弹出与动力电池紧急下电是一种“专员专办”的独立功能，与其它功能的交叉不多。电机则不是一样，无论是驱动控制还是制动控制，它都盘根错节、参与其中。一旦角色多了，要改起来就相当麻烦。
• 碰撞信号 vs 滑转率估计：碰撞信号通过一个专门的传感器来采集即可，而滑转率估计不仅需要轮速(电机转速)，根据算法不同还可能需要多个信号[1]，比如从动轮转速信号、GPS信号、加速度信号等等，这些信号一般不会直接给到电机控制器MCU(Motor Control Unit)。

在普通消费者的认知中，华为不是做电机出身的，但实际上它已经在光伏、逆变器、数字能源等能源领域方面积累了不少电驱动技术经验，并且华为也非常擅长做这种集成开发工作。得益于HUAWEI DriveONE电机与整车的深度融合设计，华为DATS技术通过电机旋变传感器(即转速传感器)感知路面变化，精准控制实现扭矩控制链路大幅缩短，扭矩响应时延降低至4ms。

短短一句话，听起来简单，实现起来大有学问。目前华为DATS并未披露技术细节，我根据自己的理解来做一个简单的分析(若有谬误请多指点)：

• 高频边缘控制：个人猜测华为DATS的滑转率估计并未采用传统主动轮与从动轮的轮速差算法，而是充分利用电机转矩、转速信号非常精准的特性，直接根据转矩、转速的变化趋势来计算滑转率[7]。也可能往电机控制器引入了加速度信号，以提高滑转率估计的准确度[1]。不管怎样，边缘控制仅依赖MCU即可完成，控制周期可以缩短100倍，达到4毫秒！
• 低频中央控制：图中VCU的「指令计算协同控制」就是在边缘控制之外，再给到MCU的100毫秒级别的长周期信号，帮助修正边缘控制中自己无法识别的累积误差(例如车轮半径随胎压的变化)，从而提高滑转移的估计精度。

以72km/h车速为例，控制周期从400ms的行驶8米、100ms的行驶2米到4ms的0.08米，这是巨大的升级！

也就是说，车轮刚遇到减速带、坑洼等路面，轮速还没来得及飙上去的时候，华为DATS就已经开始工作，在4ms内完成智能识别和扭矩调整，减少附着力低的车轮扭矩过剩导致车轮轮速瞬间爆发力大的情况，车辆可快速收敛晃动，降低前向冲击感，从而提升驾乘的舒适和平顺性。

俗话说，天下武功，唯快不破！讲的就是这个道理！

不仅如此，华为DATS还带来了额外的好处。它采用动力线性化设计，进一步优化了能量回收效率，提升车辆动力输出与动能回收的平顺性和易控性，从而使整车功率波动的变化率下降30%，功率波动幅度更小，能量损耗更低，更省电。在重庆早晚高峰的城市路况实测中，HUAWEI DATS™系统可使车辆驱动能耗降低约10%。

除特斯拉之外，类似华为DATS的技术非常少。这就引发了一个问题：为什么既不是电机企业、也不是车企率先研发，而是华为率先研发出DATS技术呢？

猛一想好像在意料之外，其实也是在情理之中。咱们再回顾一下，DATS技术的关键其实在于两点：

• 电子电气架构的革新：让电机控制器MCU得到更多自主权，实现高频的「边缘控制」；
• 人机工程学上的造诣：既要降低电机的功率波动、还要保持电车的高动力快响应特性，这本来就是由用户主观体验决定的人机工程问题。

电子电气架构与人机工程学这两点，恰恰是华为的强项，所以由华为率先研发出DATS技术也就合情合理了。

华为DATS技术的开发思路，还给我带来两个特别有意思的启示：

• 中央集中式 vs 边缘控制：咱们都知道，汽车行业的电子电气架构正在从分布式向中央集中式进化，听起来仿佛是中央芯片的权限越来越高，管理具体功能的小控制器则越来越无足轻重；从华为DATS技术可以看出，向中央集中式进化与增强边缘控制并不矛盾，相反二者相辅相成才能实现前所未有的功能。
• 整车OTA的深度差异：现在智能车都说自己可以实现整车OTA，具体来说就是大部分控制器都可以OTA。从华为DATS可以看到，OTA深度不仅由控制器数量决定，还与控制器之间的权限分布与信号关系有关。华为DATS的电子电气架构更为强大，随着OTA能实现的功能也更丰富。

华为DATS技术通过电子电气架构与人机工程学上的改进，使驾驶平顺性更好、行驶里程更长，这说明未来的汽车技术越来越依赖电子信息技术与机电技术的融合创新。而作为首个搭载华为DATS技术的车型——问界M5 EV，也将让消费者们有机会体验到操控性与舒适性兼得的新奇出行体验。

总体上来说，AITO作为一个新品牌，在自带“华为智能基因”的光环下，带来的智能化、个性化的体验不言而喻，这也是华为的强项。

而如今DATS技术的自主研发，也可以看出华为要走出当前汽车市场“重硬件、轻体验”怪圈的决心，以此来带给用户使用感受上的提升。

不仅如此，年初也通过降价让利的方式与头部新能源企业特斯拉硬碰硬。在这个良性竞争中，最终受益的是消费者！