从比亚迪易三方看分布式驱动控制架构
2024年8月20日晚，比亚迪发布了新款休闲旅行性能车，腾势Z9GT，包括插混版和纯电版，全系标配易三方技术，起售价分别为33.98万和35.98万，标志着比亚迪向大尺寸豪华新能源车迈进的又一步。
熟悉比亚迪的小伙伴可能还记得，去年仰望U8带着易四方技术在5月的上海车展引来万众瞩目的盛况。
易四方作为目前国内首个量产的四电机驱动技术，打破了人们对于传统汽车的驱动概念和所谓的“规则”，能够凭借四电机的独立矢量控制技术，对车辆四轮动态实现精准控制。仰望易四方所采用的四电机技术，依赖的正是分布式驱动系统。更直白来说，传统四驱的本质其实是车辆动力的重新分配。而仰望易四方则直接颠覆了这一固有技术形态，转而为每个车轮配上了单独动力源，也就直接实现了最极致的四驱性能。
那么本次腾势Z9GT延续了相同的分布式电驱动系统设计，使用双后电机和单前电机的架构，在高速驾驶安全性、转弯和泊车的便捷性等方面进一步优化驾驶体验。
如此厉害的易三方使用的分布式驱动控制架构是如何设计的呢？下面我们通过一篇论文来揭晓答案。
1. 车辆控制系统
电气系统和CAN通信系统共同构成车辆控制系统，电气系统分为高压电气系统和低压电气系统。
总线的电气原理图如图2所示。车辆的中后轴为传动轴，四个驱动电机分别位于中后轴的车轮上，分别由四个电机控制器控制，实现四个车轮的独立驱动。为了降低底盘高度，扩大车内空间，将连接电机和车轮的减速器内置于轮毂内，如图3所示。车辆前后轴均为转向轴，可以同步转向，有效减小转弯半径。
控制电路决定了车辆电气设备对电源的有序接入。根据电气设备的功能和电压，将整车控制电路分为正常电源线、充电线、低压线、高压线四个支路，如图4所示。
车载控制器CAN通信协议符合SAEJ1939标准，通信节点如图5所示。CAN总线的通信速率直接关系到信号的稳定性。速率越高，可靠性越差。因此，应结合速率和稳定性，合理确定不同通信节点的通信速率。
2. 车辆控制策略的平台化
通过信号重组和计算，隔离系统中与硬件相关和与硬件无关的程序代码，即将车辆控制器的输入信号和输出信号与控制程序中使用的信号隔离开来。因此，通常将整车控制程序分为三个部分：输入端、应用程序和输出端。如图6所示，输入端负责输入信号处理，应用程序负责控制功能，输出端负责输出信号处理。
硬件抽象层(HAL)是控制程序与硬件电路之间的接口层。输入信号预处理和输出信号后处理都是应用程序校准程序，以满足硬件在环试验和实车试验时的软件校准。图7显示了输入信号校准过程。
应用部分是车辆控制程序的主体。这里所描述的控制程序根据不同的功能分为几个子模块，如图8所示。每个模块的编程相互独立，调用对方的输出信号。在编写子模块程序时，团队成员将所需的信号作为已知信息，可以同时编写每个模块的内部控制程序，减少程序开发时间。
队列延迟是指从进入传输缓冲区的数据到在总线仲裁中获胜的消息开始向总线发送数据的时间间隔，它是影响通信实时性的主要因素。为了降低通信负荷，减少信号冲突，合理利用通信资源，车辆信号的更新频率是根据信号的实时性要求和分量的重要性来确定的。在该控制程序中，共建立了6个顺序任务，并按照定义的时间周期发送消息，即10ms任务、20ms任务、50ms任务、200ms任务、500ms任务和1000ms任务，如图9所示。
3. 总结
本文系统地研究了分布式驱动电动汽车的整车控制体系结构，包括整车硬件控制基础和控制程序体系结构。系统分析了整车电器的种类和功能，开发了整车电器控制电路和CAN通信网络；然后在V型车辆控制开发规范下编制了控制程序开发结构和任务规划，设计了可移植性好的控制策略开发平台，缩短了开发时间和成本。
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