任务四 了解电动汽车转矩控制

电动汽车在驱动和制动时的控制目标是控制转矩。在驱动时的转矩称为驱动转矩，即电磁力矩T=BIL，由于电机结构固定，力臂L是恒定值，所以电机转矩可理解为电机控制电流I的大小。在制动时的转矩称为制动转矩，在制动时，总制动转矩等于制动能量回收控制转矩和ABS制动控制转矩两部分产生的制动转矩之和。

一 驱动控制转矩

1.驱动控制转矩的产生

如图1-14所示，反映驾驶人转矩需求的加速踏板位置传感器采用冗余设计，主信号电压输出和副信号电压输出不同，但在车辆控制单元（VCU）内部经微控制器（MCU）处理后反映的是同一个加速踏板位置。在微控制器（MCU）内部查得在横轴加速踏板位置百分数时（例如50%），对应纵轴电机转矩300N·m。

2.驱动控制转矩的发送

如图1-15所示，车辆控制单元（VCU）内部经微控制器（MCU）将查得的驾驶人转矩需求数据300N·m经总线传递给变频器内部的电机控制器（Motor Control Unit, MCU）。MCU收到后决策如何完成这个任务。

3.驱动控制转矩的实现

如图1-16所示，电机控制器收到300N·m这个任务后，开始计算电机对应的电流是多少，而对应这个电流的IGBT导通时间和时刻是什么。电机控制器控制IGBT驱动电路，驱动逆变桥的六个IGBT，实现汽车电机定子电流的控制。电机的相电流传感器将电流反馈给电机控制器（MCU），从而进行精确的IGBT导通时间修正，实现电机精确的电流反馈控制。

二 制动控制转矩

1.制动控制转矩的产生

如图1-17所示，反映驾驶人制动转矩需求的制动踏板位置传感器采用冗余设计，主信号电压输出和副信号电压输出不同，但在车辆控制单元（VCU）内部经微控制器（MCU）处理后反映的是同一个制动踏板的位置。在微控制器（MCU）内部查得在横轴制动踏板位置百分数时（例如80%），对应纵轴制动转矩需求为1000N·m。

2.制动控制转矩的发送

如图1-18所示，车辆控制单元（VCU）内部经微控制器（MCU）将查得的驾驶人制动转矩需求数据1000N·m分解为ABS实现液压制动转矩800N·m，电机能量回馈制动转矩200N·m，并将这两个数据分别经总线传递给ABS/ESC控制单元和变频器内部的电机控制器（MCU）。然后，ABS/ESC控制单元和电机控制器（MCU）决策如何完成这个任务。

3.液压制动控制转矩的实现

如图1-19所示，ABS/ESC系统查得要产生800N·m的转矩需要车轮（假如为左前轮）的制动压强为8MPa, ABS液压泵电机工作产生压力，并通过打开的进液阀进入车轮，实现压强增大。

左前车轮液压通道内的压力传感器监测液压压强，如果压强大于8MPa, ABS/ESC控制单元控制进液阀关闭，阻止高压液体进入车轮的液压通道内，并将出液阀打开回液，以降低液压通道内的压强。通过进液阀和出液阀的数字化控制实现车轮的压强趋于8MPa。

4.电机制动控制转矩的实现

如图1-20所示，电机控制器（MCU）收到200N·m这个任务后，开始计算电机对应的电流是多少，而对应这个电流的IGBT导通时间和时刻是什么。电机控制器（MCU）控制IGBT驱动电路，驱动电路驱动逆变桥下桥臂的三个IGBT实现汽车电机定子电流的控制。电机的相电流传感器将电流反馈给电机控制器（MCU），从而进行精确的IGBT导通时间修正，实现电机精确的电流反馈控制。