重庆虎峰山,因地势险要,山路崎岖被称为重庆主城区最陡峭的山峰,要想登山远眺,必须先经过连续多道坡度在15度以上的环山公路——虎峰十九拐。
作为一个在平原长大的北方人,伟恩已经数不清自己究竟往这座山上跑了多少遍。整个山城的夏天里,他就像希腊神话中的西西弗斯,一遍遍地重复上山下山的过程。对于西西弗斯来说,无效又无望的重复是对生命的消耗和惩罚,但对伟恩来说,这种重复的过程恰恰是意义和成就的来源,他的目的从来不是登顶,而是下山的过程。
在十九拐的山路上,伟恩实现了自己的价值。
伟恩是赛力斯和华为联合打造的智选车品牌AITO问界的研发工程师,2022年3月,他和来自华为的10位技术专家一起远赴重庆。2022年9月,伟恩和他的团队共同研发的HUAWEI DATS®动态自适应扭矩系统成功搭载在AITO问界首款电动车上,DATS解决了行业内的车辆路面感知响应速度提升100倍,极大提升电动车的驾乘感,成为业内遥遥领先的技术。
6个月的时间,如何造就100倍的突破?这是一个不懈追求,精益求精的故事。
01
DATS起源
解决行业痛点问题
这是一支实力强劲的团队,汇集了华为在各个领域的核心人才,他们之中有在顶级期刊发表过文章的博士,有经验丰富的电机专家,还有从一级方程式赛车走出来的实力赛车手。而他们来到重庆的第一个任务,就是和赛力斯一起,整合车辆的各个部件,进一步降低电动车的电耗,延长续航。
电动车的续航问题是一个困扰全行业的问题。车厂选择有实力的电池供应商,剩下的就要靠车辆设计和软件调教去尽量减少车辆行驶过程中受到的阻力,从而达到省电的目的。
一般来说,工程师们会在两个方面去下功夫:首先,工业设计师赋予一辆车流线型的车身,减少行驶过程中的风阻,而另一个方法就是减少整车重量,从而降低汽车在馈电状态下的功率。
而伟恩和他的团队希望能够另辟蹊径,找到一条通过减少驾驶损耗,而给车辆续航带来更大收益的路线,他们首先想到的一个思路就是:提升车辆动能回收的效率。
车辆的动能回收巧妙的运用了能量转化的原理:电机将电能转化为机械能的过程,被称为电生磁,两个磁场间通电后会产生相互作用的力,从而实现电机运转;反过来,电机同样也能充当发电机,当车轮在运动时,会带动车辆机械杆运动,这时就可以通过电磁感应将机械能转化电能——也就是磁生电的过程。
能量回收正是利用了磁生电的原理,车辆在运行过程中产生的机械能被发电机转化为电能充入电池组。而发电机工作时两个磁场产生一定的力矩,这个力与电机输出的力相反,就实现了电机反拖,使车辆产生制动效果。
然而,正当所有人都为这样的进步而感到雀跃时,车辆实测时又发现了新的问题。能量回收加大后的车辆在度过颠簸路段和减速带时由于失去了力的控制,前窜更加明显,致使驾驶者的驾驶体验大大降低,对车辆的操控性也受到影响。
他们千辛万苦,把一块巨石推上了山顶,又眼睁睁地看着它从掉了下去,说不丧气是不可能的。最糟糕的是,能量回收方案的可行性也受到质疑,团队积极性受到重创——对于很多科研人员来说,为课题废寝忘食是常有的事情,但是把大量的时间和精力投入到一条不知道是否正确的道路,并坚持下去,需要巨大的勇气。
“那段时间就是不断问自己为什么,为什么同行不把能量回收做这么大?”面对停滞不前的进度和纷至沓来的质疑,团队陷入了艰难的思考:我们究竟是要及时刹车,还是要义无反顾的冲进一团迷雾之中?
02
DATS诞生
一个幸运的“次生”问题
伟恩最终还是选择和这个“难啃”的问题死磕。
这是一个幸运的选择,当他们站在终点回望来时路,才发现自己脚下的竟是业内的珠穆朗玛峰。也正是在解决这个问题的过程中,HUAWEI DATS®动态自适应扭矩系统被创造出来,并成为行业顶尖的技术解决方案。
“最开始我们想要解决前窜带来的驾乘体验问题,怎么以平顺的、省电的方式把过剩的扭矩控制住。”要想拉住一辆前窜的车,最关键的因素有两点:首先,需要车辆快速判断出自身经过的路面情况;其次,根据车轮的受力情况进行扭矩控制,把这辆扭矩过大的车给“拉”回来。
为了能给这两个问题找到答案,伟恩和他的伙伴们开始研究其他产品,“最开始我们想看看行业内是怎么解决这个问题的,但是做了一段时间的行业对标之后,很快就发现‘此路不通’。”
由于缺少参考,团队只能硬着头皮顶上去,他们既要在各种顶刊会议中寻找前沿技术,又要回到基础物理学教材中去理清“车辆前窜”的底层逻辑。
裴兴是整个团队内的“新生力量”,刚刚博士毕业,“以为工作以后就要远离论文了,没想到第一个任务就是每天读论文。”HUAWEI DATS®动态自适应扭矩系统的研发经历,重新建构了裴兴对工作的认识,同样也让他得以在实践中发挥自己的所长:把全世界的知识都用起来,为团队提供支撑。
这是一个既痛苦又兴奋的时期:一个还没有被攻克的问题,它意味着技术掣肘、麻烦、难以突破,同样也意味着机会、创新和成就,而华为人最擅长的事情,就是把不可能的事情变为可能,超越行业,引领行业。
伟恩和团队给自己定下了两个任务:树立一个完美的“对手”,同时和进行大量实验,从数据中做观测和分析,去打败对手。
“就像你永远无法打败一个未知的敌人,只有让问题浮现出来,看清楚他到底长什么样,才知道力究竟该往哪个方向使。”
学过物理的人都听过一个词,叫作“理想状态”,在理想状态下,我们能将复杂的问题简化,从而让科研人员推导出适用于普遍情况的计算公式。团队在分析了各种路面情况的车辆受力情况后,也拟合出这么一条完美的曲线,这就是他们的目标:当车量输出扭矩和速度的拟合曲线和这条完美曲线相近时,车辆的电量损耗才是最低,也最符合扭矩输出的策略。
“一开始用实际车辆驾驶数据跑出来的结果就好像一块破布,很多数据。根本落不到这条曲线上”HUAWEI DATS®动态自适应扭矩系统研发的技术负责人国华这样形容一开始的状况,“各种窟窿和毛边都需要你去处理。”
拟合效果不好,一个很大的问题在于车辆的扭矩指令响应和执行链路太长,轮端信息要经过层层传导才能到达VCU(整车控制器),VCU的决策反过来又要经过层层步骤才能到达车轮。
“打个最形象的比方,传统车辆的扭矩响应链路是一条长神经反射,而我们想要的是膝跳反应,在轮端就能完成扭矩信息收集和扭矩策略分配。”作为团队里的电机专家,阿力有着非常敏锐的直觉:“如果我们能设计一个系统,在轮端最近的部件中进行数据处理和扭矩分配,那么这条链路不就大大缩短了吗?”
这个创造性的想法,正是HUAWEI DATS®动态自适应扭矩系统的雏形。
03
DATS装载
一个安全可信任的系统
在轮端实现扭矩信号的收集之后,剩下的任务就是去训练算法,把那块“破布”补起来,从而达到对不同路面进行扭矩控制的效果。而一个精准的算法模型需要输入大量的驾驶数据和路面信息。整个6月到8月,伟恩和他的团队除了做实验,调数据,其余时间几乎都是在户外度过的。盛夏的重庆,接近40摄氏度的体感温度,考验团队内每一个人的身心。
“有的时候你走在柏油马路上,那个热浪扑面袭来,甚至可以闻到沥青融化的臭味。”夏天的山城像是把人放在蒸笼里一样难受,但却是测试车辆的绝佳环境:地势复杂,车内外温差大,更能体现车在不同环境下的电耗反应。
他们选择了四种用户最常用的驾驶场景去验证HUAWEI DATS®动态自适应扭矩系统的有效性:通勤场景、山地场景、城区内长途和城际长途。
(颠簸路段DATS运作示意)
说来也巧,伟恩每天上班的路上有一条长坡,坡上的“凼凼(dang)”就是最佳的测试地,有一段时间里,伟恩天天找这样的路去测验,他形容自己就像是一个医生,要对车的驾驶问题“望闻问切”。
“我们的测试分为两个方面,首先是把自己当成一个用户去开,去体验,然后就是看驾驶数据和报文,观察油门开度和扭矩分配的情况。”
一段时间之后,团队内的10个人几乎闭着眼睛都能把这段坡开过去。这样还不够,你很难想象为了测试,他们最常做的事情是在烈日当头的时候去重庆市区和内外环转悠。
“因为温差大的时候开空调肯定是电耗最高的嘛,我们就是想在这种情况下去看整车的能耗情况。”再次回想起两个月的测试生活,国华俨然已经忘记自己被晒到中暑的经历,他的脸上只保留了那种将问题层层剥茧,逐步走向完美的兴奋感。
“10个重庆外来仔,为了测试车辆,几乎爬遍了重庆每一座山,嫌玉峰山的坡太平,换歌乐山,后来歌乐山的坡也觉得不行,我们又去爬虎峰山,就是这样在跑山和看报文之间一次次重复,直到达到完美。”
从上山到下山,从重庆内环到外环,再到贵阳,团队在两个月的时间里,整车实测出一个多T的报文数据。
一个多T,这是什么样的概念?假如按照一条信息100字节算,那么1T空间就可以存放100亿条这样的信息,连起来的长度可以绕地球好几圈。如果说一个研发人员的职业生涯里,有10%的时间在思考,20%的时间在创造,那么剩下70%的时间都是在重复和检验,就是在这样的枯燥繁琐的重复中,一个可以被用户信任的,安全有效的系统被创造出来。
团队内的冯哲曾经做过赛车手,也是整车策略的专家,对车的驾驶操纵感很敏锐,几乎参与了每一次户外测试,用他的话来说,HUAWEI DATS®动态自适应扭矩系统给一辆车带来的改变是肉眼可见的。“最明显的变化就是,你不再那么容易晕车了。”
04
DATS未来
电气时代的新标杆
DATS给一辆车带来的最大改变,就是让车能够识路。俗话说老马识途,AITO问界却能在4ms内识路,这会带来颠覆性的改变。同时,DATS增加了抑制强能量回收俯仰感,在一定程度上减少过快的加减速切换导致的晕车。
4个月的时间里,从迷茫到坚定信念,从一个模糊的想法到成为现实,伟恩和他的团队用自己的努力再一次印证了华为在创新上的能力,和对用户体验的不懈追求:经过OTA升级之后,HUAWEI DATS®动态自适应扭矩系统能够在每一辆车上投入使用,为每一位用户带来“常用常新”的车机体验,也给整个行业带来创新上的华为力量。
AITO的名字是“add intelligence to auto”,我们的使命是赋予一辆车智能化,赋予用户无限关于智能车的想象力。这个愿景在无数个像伟恩这样的工程师不断钻研、改进的过程中成为现实。“智能化”的概念也在这样的坚持中有了具象的体验:它可以是一次OTA升级;一次和小艺之间的对话;也可以是一台可以自动识别路况的车辆。