电机扭矩过零是所有新能源车都必须考虑的一个基础共性问题，今天我们简要介绍一下。
扭矩过零控制背景
对于新能源车尤其是纯电动车，如果没有扭矩过零控制，在急减速与急加速切换时，会发现车辆出现抖动，并伴随敲齿的噪声。主要原因有两点：传动链齿轮间存在间隙、电机扭矩换向速率太快。
如下图，在电机的驱动下，主动轮驱动从动轮转动，此时主动轮齿轮与从动轮齿轮在某一侧啮合，但另一侧会存在较大间隙，图中红色虚线框所示。
这个间隙主要由齿轮设计制造、装配等导致，不可避免。如果此时电机扭矩突然变为负值，齿轮传动的啮合面会立即发生变化，从一侧转移到另外一侧，由于间隙的存在，主动轮会经过一个短暂的加速然后撞击到啮合面，对会产生一个较大的冲击和噪声。
正常请求电机扭矩时，我们希望电机扭矩响应越快越好。如下图，当我们给电机一个阶跃输入时，其实际扭矩响应一般是几十毫秒级别的。但是电机扭矩换向（过零）时，扭矩响应越快，造成的冲击的扭矩就会越大，这不是我们期望的。
综合以上两点原因，解决这个问题的对策如下：
1）提高齿轮制造、装配精度，减小齿轮间隙（不能完全解决且成本会提高）；
2）减小电机扭矩过零的速率，让主动轮缓慢的贴合至从动轮啮合面，减小冲击。
作为一名控制软件工程师，我们今天只谈下第二个对策的实施（第一个我也不会）。
扭矩过零控制实现这一节我们就通过软件来实现电机扭矩过零控制。
软件需求
软件设计基本需求有以下两点：
1）非过零状态，扭矩变化尽量快，提高响应；
2）扭矩过零时，变化斜率小一些，减小过零冲击。
期望的控制状态如下图：不管扭矩是从负向变为正向，还是从正向变为负向，实际扭矩在过零附近能缓慢变化穿过。
软件架构
基本软件控制架构如下图，根据电机请求扭矩和实际扭矩大小，来触发过零控制激活逻辑，调整电机扭矩过零的变化速率。
软件实现
基于上面的需求及架构，设计了如下图的仿真模型，包括零扭控制、电机模型、车辆模型三部分。
其中零扭控制逻辑如下图。
正常电机扭矩请求的变化梯度我们给定为200N/s,当电机实际扭矩处于-5~5N左右的过零区间时，我们将扭矩变化梯度约束为20N/s，让电机缓慢地进行扭矩换向。
以上涉及具体数值的标定量仅作为仿真的参考。
软件测试
给定一个阶跃变化的电机扭矩请求，观察电机实际扭矩是否符合我们的设计期望。
如上图，经过过零控制算法后，原始的阶跃变化请求扭矩发生了变化：在非过零区域变化较快，符合响应快的需求；在过零区域，变化幅度大大减小，符合减小冲击的需求。而实际扭矩能较好地跟随过零控制请求扭矩，二者基本重合。
小结以上，通过分析新能源车扭矩过零产生冲击的背景，按照软件开发流程搭建了一个过零控制软件，并通过仿真验证了我们的设计需求。
实际的过零控制可能比上面讨论的要更复杂一些，需要考虑更多的细节问题。比如过零控制中平顺性与扭矩响应快速性的平衡、目标扭矩反复快速变化等等。
,
