比亚迪和博世在本周推出了全新的DTCS(分布式牵引力控制)技术,以应对低附着路面的行驶或起步。我们知道在冰雪、雨天等场景下,车辆轮胎会面临打滑失控的风险,而TCS(牵引力控制)就是在这种场景下,通过主动控制车轮的扭矩输出来缓解问题的。
由于本文涉及了大量晦涩难懂的专业知识,为了便于大家理解,这次我采用Q&A;的方式来讲解这一技术。
Q1:TCS、ABS,ESP都是什么意思,有什么区别?
大多数人都听过ESP(Electronic Stability Program)电子稳定系统,它是车辆最重要的主动安全系统。通常来说,ESP由ABS、TCS、VDC 三个模块组成,这三种代表ESP不同的标定环境。
ABS即制动防抱死系统,1978年上市,主要防止在极限刹车时带来的轮胎锁死问题,这会导致的轮胎失去侧向抓地力,引发横摆失控(打转)的情况发生。ABS会通过测量轮速来适时调整刹车力度,让车辆处于最好的刹车状态,例如极限刹车下,车子还会向前小幅滚动,来释放一定的偏转力,既ABS产生的效果, ABS启动后,会出现刹车弹脚的感觉。目前市面上大部分车辆都带有ABS系统。
TCS和ABS的功能相反,它是管理猛踩油门带来了轮胎失控,例如在冰雪或者湿滑路面,油门过大就会导致车轮打滑,TCS会限制车辆动力输出(限制扭矩)对单侧轮子进行制动,将牵引力维持在一个可控且有效的范围内。此次博世推出的DTCS,就是TCS的一种升级。
VDC,提到VDC就不得不说到麋鹿测试。前面讲的ABS、TCS主要是应对轮胎的纵向失控(直线)。而VDC的作用主要面对横向失控。了解麋鹿测试的同学都知道,测试车辆连续、快速的打方向绕桩时,轮胎的侧向力会出现极限,不同的车辆底盘调教,会导致载荷出现不同偏转,就会导致转向不足或转向过度的问题。转向不足时,VDC系统会对车辆内测后轮制动,让车头向弯内摆动。转向过度时,VDC对车辆外侧前轮制动,让车头向弯外摆动。
Q2:DTCS和TCS 有什么区别?
TCS是牵引力控制系统,DTCS可以看成是TCS的升级,也叫分布式牵引力控制。TCS的控制单元通常都在ESP模块里,比亚迪汉EV则是在IPB模块中。 TCS工作时,需要把控制信号传递给VCU整车控制器,再传递给负责动力控制的MCU,最终传由电机完成扭矩的控制。
DTCS则是缩减了这个传递过程,将信号直接传给电控MCU,由电机完成扭矩控制。过去博世IPB系统的TCS扭矩响应时间大概为100ms,而采用DTCS技术之后,响应时间缩短到10ms。
Q3:升级DTCS需要更换硬件吗?
回答这个问题之前,我们先来聊一下DTCS的工作路径是如何实现的。原来的TCS将轮胎打滑的监测与判断,扭矩的调整等功能,全部放在了ESP/IPB模块中。你可以理解为,把发现问题和解决问题的功能都集成在ESP/IPB模块里。
解决问题的指令需要先传输给VCU,再到MCU电控单元。VCU在这个过程里只是一个途经点,并没有添加或减少指令。
DTCS则是把发现问题和解决问题的功能分开放到了两个模块里。发现问题的部分还在ESP/IPB里,解决问题的部分(扭矩控制)则直接放在电控MCU里面,也就是所谓的分布式牵引力控制。
如此的布局,让DTCS工作时,就不需要经过途经点VCU,传输路径的缩短,自然带来了响应时间的大幅度缩减。
以上功能,只需要对软件部分进行升级,通过OTA即可完成,而不需要更换新的硬件。
Q4:DTCS不通过VCU,会有安全隐患或者BUG吗?
VCU在TCS的工作路径上只是一个传递节点,TCS必须通过VCU是由这辆车的电子电气架构定义的。传统的汽车模块功能实现,通常由ECU负责,所有ECU都连接到VCU,VCU负责各个ECU的交互,同时接受驾驶员的指令,而ECU之间是无法进行交互的,你可以把他理解为中心化管理。
而DTCS则可以看成是ECU和ECU之间的交互,就是去中心化,类似区块链的感觉。现代电动车的控制芯片和控制单元要比过去强大很多,每颗芯片都有可编程的能力。过去不做分布式,是因为通常只有VCU具备性能冗余,而很多ECU则只有单一的指令执行能力。
这就要说到另一个名词,汽车电子电气架构的分布式管理,也就是域控制器。由于现代汽车的控制器数量(ECU)井喷式增加,原有的中央化管理会导致通信总线不断增长,管理难度大幅提升。于是把功能划分为若干个版块,通过多个域控制器来进行管理成为未来智能汽车的标准化做法。DTCS也是这样的思路,就是把牵引力控制的功能进行了分布式管理,并没有绕过汽车原有的安全机制。
博世与比亚迪对DTCS进行了长达4年的研发,经过上百个版本的迭代,并对底盘和动力系统进行了大量测试才推出的。
Q5:DTCS相比TCS会有多大的提升,100ms和10ms的差别,人能感受出来吗?
我们当天在博世试车场的模拟路面上进行了多次体验,有模拟冰雪路面、单侧湿滑路面(一侧车轮附着力低)、大面积积水路面。 两者最直观的感受是:DTCS猛踩加速踏板后,车轮的主动制动能力更强,车身姿态的控制更好。
在测试路面上,我们尝试了从静止到大油门启动,高时速通过(70-80km时速),DTCS都能非常好的进行工作,让驾驶难度大大降低。
Q6:DTCS免费升级吗?除了汉EV其他车型可以升级吗?
比亚迪会首先针对IPB车型进行OTA升级,第一款车就是汉EV的四驱版本,升级全部免费。后续比亚迪也会逐步开放给其他车型,但尚未透露时间和车型表。我们也咨询了博世的工程师,理论上只要使用博世ESP/IPB系统的车型,就都有升级DTCS的可能性。
Q7:其他主机厂(使用博世ESP),会有DTCS的功能升级吗?
按照博世工程师的说法,采用博世ESP系统的车型都有升级潜力,但是目前只有跟比亚迪的深度合作,因为涉及到电控MCU的权限开放,这部分需要主机厂与博世的充分互信,所以在一定时期内,只有比亚迪的车型才有升级为DTCS的能力。