比亚迪i-TAC技术的优劣势分析

导视

大自然进化出翅膀与腿，但始终没有演化出车轮，关于旋转的故事，车身上都有哪些控制手段，电气化应有何种创新？比亚迪的iTAC给我们哪些启发？电机旋变和同步分解器又是什么？i-TAC技术会以何种形式来作用于“仰望”品牌？

聚焦前沿科技，解读最新技术。本期懂车老王带你了解比亚迪iTAC的真实水平。

iTAC全称智能扭矩自适应控制，这个技术的发布，可以说算是一家企业对电机和电控的理解从量变到质变的一种体现。

之前分析特斯拉ESP和ABS的时候有的小伙伴很迷惑，觉得非常难理解，但我们抓本质之后，你会发现电子系统无论多复杂，最终都是由轮胎作用在地上的，所有的微调和响应都是针对轮胎和半轴的，出了状态问题一切就结束了。

防抱死制动系统 (ABS) 控制：技术原理简图（来源： F. Salem Computer Science）

于是，轮胎在地面上的滑动率就需要被更多人知道，这也是所有安全系统最基础的，滑动率原则上是车轮滑动和滚动所占的比例，公式我之前讲过，车速与轮速的差，除以车速乘以百分之百，这里注意，轮速是最大等效半径的线速度，是等效半径乘以角速度，车速和轮速相等滑移率就是0就是纯滚动，抱死正好相反轮速为0。滑移率越大，车轮在运动中滑动占比越高。

大家要知道轮胎是橡胶做的，不是一个刚性物体，从纯滚动到滑动抱死是一个渐进过程，ABS或者ESP拿捏的就是中间的过渡态。而且这个叫做滑移率的东西，对纵向制动附着系数ϕX，和侧向附着系数ϕy影响非常大，从而影响车辆的稳定和安全。

根据经验，滑移率大约在20%附近的时候，纵向附着系数最大，路面制动效果最好。但现在车更关注行驶稳定，所以ABS会升级为ESP，你可认为ESP是比ABS层级更高的体系，多数时候是单个或部分出发，提供车身打滑瞬间稳定的作用。为了有效拿捏这个边滑边滚的状态，有时候ABS会按每秒100-200次抱死再放开工作，但ESP的数据浮动和感知需要更快，更需要看传感器侦测到的车速、轮速、加速度这些信号，这是比较激烈的工况。

数据浮动就是在这个过程中去拿捏，如果说ESP通过计算得知每秒抱死20次还不能让轮胎脱离模糊且危险的过渡态，就会通过标定去让其他车轮来联动处理，通过一连串的逻辑最终让车身稳定下来，但这一切是基于车辆已经在失控的边缘，ESP帮忙给拉回来。

而iTAC的它提出了一个提前预警的概念，就是在轮胎ESP触发前还要再给出预备量，做出扭矩转移的动作，争取不让或者少让ESP工作，怎么做的？ESP实际上反应速度并不慢，因为轮端转速传感器的路径虽然长但信号速度也足够快，但ESP多数情况下是只有发生能影响车身运动状态的明显打滑这个情况下，才会加以控制，而且只能控制制动力，让车轮半轴的扭矩瞬间下降，并不能控制前后某个轴的扭矩瞬间增加。而比亚迪的iTAC可以瞬间降低一台电机的扭矩，同时增加另一台电机的扭矩（理论上分布式电机才能真正做到增加某一侧车轮的扭矩），做到扭矩转移。

但大家这里不要理解错，调整的是整个前轴或者整个后轴的扭矩，而瞬间调整某个半轴的扭矩iTAC做不到，至少目前海豹(图片|配置|询价)这辆车做不到，降低单一半轴输出扭矩这个活儿仍然要靠ESP，因为电机输出轴集成在带差速器的单电机上。

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这里面有个知识点，就是差速器只能差速，不能差扭。但顺着这个路线去想，不排除比亚迪想在下一个分布式电机时代提前布局，什么叫分布式啊，就是每个车轮半轴各有一台电机驱动，轮毂法规过不了那就轮边，iTAC作提前布局这个逻辑就说得通。

图片来源：懂车帝原创节目《电解场》第一季

所以本质上我认为iTAC的出现并非像很多Up主说的，为了替代博世的ESP或者ABS，这个目标太小了，比亚迪的目标是在全新电气化架构的上游，提出对车身更好的控制想法，所以老王不在开头就讲什么传感器精度，太俗。毕竟忽略设备地位谈传感器精度就是耍流氓。基于这个框架之后才能去谈传感器的精度，也就是所谓的提前预判。要想做到这个，就得改良整个电子电气架构，展现出对电机一个良好的精度控制。

在讲精度如何计算之前有一个点必须指出，老王在主机厂时参与过媒体造词计划，说白了就是我们工程部门与媒体之间传递信息怎么传递啊？我们技术人员经过评估和研究，向舆论场释放一两个技术名词，媒体得到普及后加以宣传，这是一种纸媒时代就很常见的手法，既不违反公序良俗，也有利于自身宣发，但作为看客的你是不是把这个词当作这家企业的独家，那就是你自己水平的问题了。

作为熟悉这个路径的人，我洞察出本次比亚迪想释放的这个新词汇，叫做旋变传感器。目前已达不错的宣发效果，但大家获取知识的同时，有一个地方值得纠偏，就是旋变这个词仅可看作是车圈舆论场上比较新鲜的宣传，是宣传的第一性原理，而并非工程上首次或独家运用。因为旋变其实早就用到整个电机行业了。这东西本质就是一个变压器。跟普通固定变压器的不同在于，旋变的其中一端是随电机转子一起转的。

那么比亚迪的创新性在哪里呢？是通过这个相对更精确的传感器，结合对于车辆状态的动态识别，两者通过大量实验进行标定，而且留有冗余，不仅可以通过车轮轮速传感器，还可以通过电机旋变传感器去控制前后电机的输出比例。

这里顺便解答大家的问题，发布会里说，普通轮速传感器的识别频率为32字或48字，而电机旋变精度可以达到4096，这几百倍的差距怎么来的？

刚才我们说了，定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。

因为转子一直在转，输出电压的幅值与转子转角成正弦或余弦函数，根据这套对应关系来输出信号，这种信号相对精确，我们搞过机加工的人对这个很了解，越是精密的机床，丝杠驱动电机头部越都会装高精度旋变，我们管这个叫同步分解器。

它每个旋转状态，都可以由正余弦的唯一幅度和相位进行函数表示。夸张点来说，比亚迪玩电机最终是想把电动车玩成数控机床，只不过刀具变成了被精确控制的轮胎。

如今的旋变，都会有一套垂直布置的双线圈。将激励转换成正余弦的输出。物理位置不同的两组SIN和COS的信号会出现同相和反相。恒定转速时，SIN/COS包络的频率是恒定的，通过这个还可以指示转速信息。所以，转速和转速的变化都可以被输出。

正所谓不打无准备之仗，对电机的状态做到一一对应之后，就能很精确控制电机的走位。通过高频调制再解调，最终将信号完整度保留传递，调制解调大家感兴趣关注我，今后老王会讲，因为这个用途太广了。

本期简要来说，所谓精度就是每转一周能感知到脉冲数量越多的传感器，它的精度就越高。

举个不恰当的例子，你剥果冻，用牙咬住靠脖子只能输出一次性扭矩，就非常原始，你的感知也不精准，而像这么剥果冻，对扭矩控制把握更精确，想停就停，虽然看起来“有病”，但不得不锁这是一种全新的控制模式。

当然，旋变输出的是模拟信号，模拟信号是时间域上的连续信号，需要专用的RDC Resolver-to-Digital Converter芯片来进行数模转换解码的。这类芯片并不高级，但胜在稳定。经过它的解码后输出的是相应的轴角位置和转速信息。

而正是因为这类芯片通过A/D解码，输出的时候一般是12位并行，所以之前比亚迪发布会说的单级分辨率4096，就应该是2的12次方这么算出来的，360度一圈被等分为4096份，这个是旋变的一个理论精度。实际上是达不到的。

完整系统的精度由RDC芯片的精度，还有系统线缆、激励缓冲器和正弦/余弦输入电路的误差做最终确定。但也是非常高了。

而一般的轮速传感器要么是霍尔要么是光电，安装在轮毂上直接与外界接触，振动大温度变化大，更要考虑温飘和零飘，使得传感器要以稳定为主，精度没必要设置那么高。有的人说这东西不就是电机输出端的一个编码器么？

哎，这个旋变跟传统编码器不是一套体系。首先编码器一般是方波输出，而旋变是正余弦的，通过芯片推出的相位差，而且转速高还耐温，一般的编码器不是这个逻辑。很多更专业的人还可能会问，那你这旋变是增量型还是绝对型？这里信息量就比较大了，我们这里不妨给老王留言你是否也感兴趣，我们看看要不要针对这个讲第二期。

绝对型旋转编码指不需要读两次以上的变化信息，无需比较与累加，与历史信息无关，可直接读取当前角度值

简要来说增量型是测小角度准，大角度有累积误差，而绝对型正好相反。但比亚迪这套旋变是垂直布局的两组线圈，有2组信号，可以分别处理成结合通讯的增量信号和绝对值信号，避免误差过大。

比亚迪早在先前型号中的电动车已广泛使用该部件。丰田车上也称解析器、转角传感器

所以，我们回到开头在聊轮胎在地面上滑动率的问题，是不是就清晰多了，传感器感知位置增加、精度提高，能把不能加强扭矩的地方加强，驱动电机就可以提前预判，从齿轮间隙到半轴的微量扭转，再到轮胎打滑瞬间一系列的误差传递，并把这些误差不当做误差，当作标定条件去合理运用，做到信号的前置。

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前面讲了这么多优点，这种以旋变为基础的体系也有一些挑战，说一下常见的误差来源吧，比如幅度失配、相移失真、谐波激励和不完全正交这四大问题，电机极对数对应旋变公倍数的不同，也会导致不同调频调幅的挑战，但这套系统所有的误差，也随着精确度提升而减小。其实，从工程上，这些问题已经不算真正的挑战了，真正的挑战是如何配合驾驶感受去辅助司机进行更运动的操控。

其他搭配旋转变压器或类似结构的车企同样面临操控方面的挑战

并且比亚迪目前人家也没说用了iTAC之后，ESP和ABS都不给你配了，前面我们也说了不到分布式电机估计ESP都是有的，所以至少目前相当于是双保险。

比亚迪敢发布就说明已经有足够信心。只是老王想说，留给比亚迪去解决边角案例的工作量还是有的，这就需要用户和比亚迪一起来发现并解决了。

结尾

通过本期节目大家能了解三件事。

第一、iTAC最基本的原理是电机的前端扭矩控制，听起来简单，但背后是比亚迪跳出燃油车通讯协议的深层次行业思考。正所谓“风吹雨打知生活”，搭载iTAC之后应该会让海洋、星际以及仰望系列“苦尽甘来懂人生”。

其次 iTAC的体系化整合，也能够让用户从侧面洞察出比亚迪的确赚的盆满钵满，从车企角度，这种技术本身虽不鲜见，但整合能力包括供应能力完全闭环就属于“温饱以上”的顶层架构了，是向豪华命题发力的一个基础。用户角度，这是后来者通过老车主原始资本积累的后发红利。比如开头我们讲的，仰望系列，采用分布式电机，才能够真正发挥出iTAC的功力。