任務(wù)四 了解電動汽車轉(zhuǎn)矩控制

電動汽車在驅(qū)動和制動時的控制目標(biāo)是控制轉(zhuǎn)矩。在驅(qū)動時的轉(zhuǎn)矩稱為驅(qū)動轉(zhuǎn)矩，即電磁力矩T=BIL，由于電機結(jié)構(gòu)固定，力臂L是恒定值，所以電機轉(zhuǎn)矩可理解為電機控制電流I的大小。在制動時的轉(zhuǎn)矩稱為制動轉(zhuǎn)矩，在制動時，總制動轉(zhuǎn)矩等于制動能量回收控制轉(zhuǎn)矩和ABS制動控制轉(zhuǎn)矩兩部分產(chǎn)生的制動轉(zhuǎn)矩之和。

一 驅(qū)動控制轉(zhuǎn)矩

1.驅(qū)動控制轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生

如圖1-14所示，反映駕駛?cè)宿D(zhuǎn)矩需求的加速踏板位置傳感器采用冗余設(shè)計，主信號電壓輸出和副信號電壓輸出不同，但在車輛控制單元（VCU）內(nèi)部經(jīng)微控制器（MCU）處理后反映的是同一個加速踏板位置。在微控制器（MCU）內(nèi)部查得在橫軸加速踏板位置百分?jǐn)?shù)時（例如50%），對應(yīng)縱軸電機轉(zhuǎn)矩300N·m。

2.驅(qū)動控制轉(zhuǎn)矩的發(fā)送

如圖1-15所示，車輛控制單元（VCU）內(nèi)部經(jīng)微控制器（MCU）將查得的駕駛?cè)宿D(zhuǎn)矩需求數(shù)據(jù)300N·m經(jīng)總線傳遞給變頻器內(nèi)部的電機控制器（Motor Control Unit, MCU）。MCU收到后決策如何完成這個任務(wù)。

3.驅(qū)動控制轉(zhuǎn)矩的實現(xiàn)

如圖1-16所示，電機控制器收到300N·m這個任務(wù)后，開始計算電機對應(yīng)的電流是多少，而對應(yīng)這個電流的IGBT導(dǎo)通時間和時刻是什么。電機控制器控制IGBT驅(qū)動電路，驅(qū)動逆變橋的六個IGBT，實現(xiàn)汽車電機定子電流的控制。電機的相電流傳感器將電流反饋給電機控制器（MCU），從而進行精確的IGBT導(dǎo)通時間修正，實現(xiàn)電機精確的電流反饋控制。

二 制動控制轉(zhuǎn)矩

1.制動控制轉(zhuǎn)矩的產(chǎn)生

如圖1-17所示，反映駕駛?cè)酥苿愚D(zhuǎn)矩需求的制動踏板位置傳感器采用冗余設(shè)計，主信號電壓輸出和副信號電壓輸出不同，但在車輛控制單元（VCU）內(nèi)部經(jīng)微控制器（MCU）處理后反映的是同一個制動踏板的位置。在微控制器（MCU）內(nèi)部查得在橫軸制動踏板位置百分?jǐn)?shù)時（例如80%），對應(yīng)縱軸制動轉(zhuǎn)矩需求為1000N·m。

2.制動控制轉(zhuǎn)矩的發(fā)送

如圖1-18所示，車輛控制單元（VCU）內(nèi)部經(jīng)微控制器（MCU）將查得的駕駛?cè)酥苿愚D(zhuǎn)矩需求數(shù)據(jù)1000N·m分解為ABS實現(xiàn)液壓制動轉(zhuǎn)矩800N·m，電機能量回饋制動轉(zhuǎn)矩200N·m，并將這兩個數(shù)據(jù)分別經(jīng)總線傳遞給ABS/ESC控制單元和變頻器內(nèi)部的電機控制器（MCU）。然后，ABS/ESC控制單元和電機控制器（MCU）決策如何完成這個任務(wù)。

3.液壓制動控制轉(zhuǎn)矩的實現(xiàn)

如圖1-19所示，ABS/ESC系統(tǒng)查得要產(chǎn)生800N·m的轉(zhuǎn)矩需要車輪（假如為左前輪）的制動壓強為8MPa, ABS液壓泵電機工作產(chǎn)生壓力，并通過打開的進液閥進入車輪，實現(xiàn)壓強增大。

左前車輪液壓通道內(nèi)的壓力傳感器監(jiān)測液壓壓強，如果壓強大于8MPa, ABS/ESC控制單元控制進液閥關(guān)閉，阻止高壓液體進入車輪的液壓通道內(nèi)，并將出液閥打開回液，以降低液壓通道內(nèi)的壓強。通過進液閥和出液閥的數(shù)字化控制實現(xiàn)車輪的壓強趨于8MPa。

4.電機制動控制轉(zhuǎn)矩的實現(xiàn)

如圖1-20所示，電機控制器（MCU）收到200N·m這個任務(wù)后，開始計算電機對應(yīng)的電流是多少，而對應(yīng)這個電流的IGBT導(dǎo)通時間和時刻是什么。電機控制器（MCU）控制IGBT驅(qū)動電路，驅(qū)動電路驅(qū)動逆變橋下橋臂的三個IGBT實現(xiàn)汽車電機定子電流的控制。電機的相電流傳感器將電流反饋給電機控制器（MCU），從而進行精確的IGBT導(dǎo)通時間修正，實現(xiàn)電機精確的電流反饋控制。