電機扭矩過零是所有新能源車都必須考慮的一個基礎共性問題，今天我們簡要介紹一下。
扭矩過零控制背景
對於新能源車尤其是純電動車，如果沒有扭矩過零控制，在急減速與急加速切換時，會發現車輛出現抖動，並伴隨敲齒的噪聲。主要原因有兩點：傳動鏈齒輪間存在間隙、電機扭矩換向速率太快。
傳動鏈齒輪間存在間隙
如下圖，在電機的驅動下，主動輪驅動從動輪轉動，此時主動輪齒輪與從動輪齒輪在某一側齧合，但另一側會存在較大間隙，圖中紅色虛線框所示。
這個間隙主要由齒輪設計製造、裝配等導致，不可避免。如果此時電機扭矩突然變為負值，齒輪傳動的齧合面會立即發生變化，從一側轉移到另外一側，由於間隙的存在，主動輪會經過一個短暫的加速然後撞擊到齧合面，對會產生一個較大的衝擊和噪聲。
電機扭矩換向速率太快
正常請求電機扭矩時，我們希望電機扭矩響應越快越好。如下圖，當我們給電機一個階躍輸入時，其實際扭矩響應一般是幾十毫秒級別的。但是電機扭矩換向（過零）時，扭矩響應越快，造成的衝擊的扭矩就會越大，這不是我們期望的。
綜合以上兩點原因，解決這個問題的對策如下：
1）提高齒輪製造、裝配精度，減小齒輪間隙（不能完全解決且成本會提高）；
2）減小電機扭矩過零的速率，讓主動輪緩慢的貼合至從動輪齧合面，減小衝擊。
作為一個軟件工程師，我們今天只談下第二個對策的實施（第一個我也不會）。
扭矩過零控制實現
這一節我們就通過軟件來實現電機扭矩過零控制。
軟件需求
軟件設計基本需求有以下兩點：
1）非過零狀態，扭矩變化儘量快，提高響應；
2）扭矩過零時，變化斜率小一些，減小過零衝擊。
期望的控制狀態如下圖：不管扭矩是從負向變為正向，還是從正向變為負向，實際扭矩在過零附近能緩慢變化穿過。
軟件架構
基本軟件控制架構如下圖，根據電機請求扭矩和實際扭矩大小，來觸發過零控制激活邏輯，調整電機扭矩過零的變化速率。
軟件實現
基於上面的需求及架構，設計瞭如下圖的仿真模型，包括零扭控制、電機模型、車輛模型三部分。
其中零扭控制邏輯如下圖。
正常電機扭矩請求的變化梯度我們給定為200N/s,當電機實際扭矩處於-5~5N左右的過零區間時，我們將扭矩變化梯度約束為20N/s，讓電機緩慢地進行扭矩換向。
以上涉及具體數值的標定量僅作為仿真的參考。
軟件測試
給定一個階躍變化的電機扭矩請求，觀察電機實際扭矩是否符合我們的設計期望。
如上圖，經過過零控制算法後，原始的階躍變化請求扭矩發生了變化：在非過零區域變化較快，符合響應快的需求；在過零區域，變化幅度大大減小，符合減小衝擊的需求。而實際扭矩能較好地跟隨過零控制請求扭矩，二者基本重合。
小結
以上，通過分析新能源車扭矩過零產生衝擊的背景，按照軟件開發流程搭建了一個過零控制軟件，並通過仿真驗證了我們的設計需求。
實際的過零控制可能比上面討論的要更加複雜一些，需要考慮更多的細節問題。比如過零控制中平順性與扭矩響應快速性的平衡、目標扭矩反覆快速變化等等。
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