控制电机不难 但要高精度和快速控制并不容易 所以有旋变

电动车获得跑车级的强动力似乎并不困难，这是因为电机从静止可以直接进入峰值扭矩输出状态，避开了燃油车转速爬坡的阶段。所以电动车的零百加速很容易进入3秒或4秒级水平，对于驾驶者而言充满刺激感。但对于乘客，这或许是种灾难，很多人反映乘坐电动车时容易晕车，就是因为瞬间加速度过大。尤其对于特斯拉的单踏板模式，从深加油强加速到放开油门强能量回收，正负加速度瞬间转换，乘客会更加痛苦。因为人类大脑是依靠视觉信号与耳蜗信号双重信息判断身体所处状态，交替改变的加速度会让这两种信号产生时间差，大脑感觉到混乱，进而激发晕车反应。因此，控制好电机输出，让它变得更线性，成为电车工程师的重要工作。

一般电动车会提供不同的动力模式来解决问题，如经济模式、舒适模式下，采用小电流输出，电机功率较低，加速感就更柔和些。同时还可以调节能量回收的强弱，在弱能量回收状态下，回拽感较轻，行车就显得平顺。不过，这种方式只是被动的控制电机的输出功率和能量回收强弱，并没有将路面附着力、驾驶行为等情况考虑进来，有时会损失动力、有时依然不够平顺。那么，怎样才能做到主动控制电机的输出呢？

旋变电压器工作原理

从源头控制好电机扭力的输出，就必须清晰地知道电机本身的信息。对电机增加高精度位置感知单元，反应电机转子位置，再利用软件做电机控制等相关算法，这就是电机旋变传感器的作用与价值。旋变传感器其实就是旋转变压器（下称旋变），它本质上也是电机，也有定子与转子，通常旋变的转子安装在电机的转轴上，与电机同步旋转，在定子线圈中感应出位置信息。定子和转子铁心由导磁性能良好材料制作，定子铁心内层和转子铁心外层上布有齿槽。在定子槽中分别布置结构完全相同的绕组，呈90°夹角安置，一个是定子励磁绕组，一个是定子交轴绕组。在转子槽中同样分别布置空间互成90°的两个绕组，一个正弦输出绕组，一个余弦输出绕组。

当励磁绕组通以高频的激励信号（通常由功率器件发出高频的正弦信号），返回绕组（上图中的S1-S3、S2-S4）会感应出一定幅值和频率的电压信号，软件或者芯片根据其输出的正弦和余弦电压信号进行进一步解码后得出转子的位置信息，然后再根据转子位置信息计算出转子的转速。旋变解码分为软件解码和硬件解码，目前大多数主机厂采用软件解码。软件解码是由电机控制器（MCU）完成的，MCU根据旋变传感器返回的正弦和余弦信号进行包络提取、反正切求解、锁相环滤波等计算出转子位置。

实际应用效果如何？

目前应用旋变传感器技术有HUAWEI DATS系统（HUAWEI Dynamic Adaptive Torque System华为动态自适应扭矩系统)和比亚迪的iTAC 系统（intelligenceTorqueAdaptionControl）。相比传统车轮轮速传感器，旋变传感器速度与精度都大幅度提升，电控系统对于电机的调整就不再被动，而是变得主动很多。传统ESP系统轮速传感器将轮端每一圈分成32或48个采集位，而旋变传感器将采集位提升到4096个。响应速度上，旋变反应时间只要4mS，相比车轮转速做反应的400mS提升了100倍。

有了高效的传感器，电机转速的波动就能快速被ECU感知，并快速调整电流大小，可以让电机输出功率保持平稳。这套系统还直接与能量回收系统协调工作，避免了从加速踏板松开或直接踩下制动踏板时，电机从能量输出转入能量回收状态，较大的正负能量波动，不仅浪费电能还造成不平顺的感觉。有了旋变传感器，电机输出基本保持在功率恒定状态，乘客会感觉到车辆行驶时非常平稳，避免了正反加速度快速交替变化引起的不适感。在前后双电机的四驱车型上，系统还能基于前后驱动电机的共振频率区间，通过优化轴间扭矩分配来减少动力系统产生的高频电磁噪声，进一步提升车辆的乘坐舒适性。

从用户的应用场景看，提升稳定性效果十分明显。深油门起步，普通电车的大扭矩输出会造成车轮空转，出现胎响或烧胎，动力损失较多。有了系统辅助，无论什么样的路面，地板油起步都会自动匹配最佳的扭矩值，避免打滑，获得最快的起步动力。在各种附着力不均匀的路况，如积水、雪地、暗冰、沙地、泥地，每个车轮的附着力都不同，系统可以自动调节扭力大小，保证车身稳定。

比亚迪在冰雪道路对这套系统做过测试。搭载iTAC系统的海豹四驱性能版，在雪地做0-60km/h直线加速，很好地抑制了起步打滑，加速时间相比无系统快了0.7秒；在冰面与沥青对接路面起步，系统大幅抑制轮端打滑，更快速驶离冰面；在雪地角阶跃测试，系统使车辆保持稳定行驶状态，车身滑动平稳线性；在雪地圆环测试，系统使车辆保持可控漂移，无需过多修正方向，过弯车速相比无系统状态提升了5-10km/h。

在铺装路面高速过弯时，由于车身重心转移造成外侧车轮压力增大、附着力增加，内侧车轮附着力减小的情况，系统同样可以智能分配扭力，保证车身更加中性的过弯，提升了过弯的极限速度，带来更多驾驶乐趣。在路面较多颠簸时，车轮的垂向的跳动也会引起附着力的高频变化，此时如果车轮扭矩不改变，纵向与垂向的合力就会形成显著的俯仰运动。以问界M5为例，在HUAWEI DATS系统帮助下，车身稳定时间可降低46%，座椅前向加速度（冲击感）下降31%，乘坐舒适性得到大幅度提升。

总结：

“电动开起来很爽，但坐起来受罪”，是很多用户的反馈。利用BMS控制扭矩输出，让加速更柔和，是舒适感的方式之一，但相对被动。更主动的方式就是增加旋变传感器，让电机转速随时可知、实时控制，对于提升能源利用率和操控性，都有显著提升。很多朋友认为电机的工作原理简单，但实际上要把它驾驭好、控制好，也并不是那么容易。只有在三电领域有深厚积累的车企，才能把工作做得更加细致。