一、车辆驱动逻辑
油门踏板变化——>VCU解析驾驶员意图,结合策略发送扭矩指令——>电机控制器发送控制指令给驱动电机——>驱动电机控制车轮的速度和加速度。
1. VCU 给电机控制器的指令:
- 速度指令:设定电机的目标速度。
- 扭矩指令:设定电机的目标扭矩输出。
- 方向指令:控制电机的旋转方向(正转或反转)。
- 模式选择:选择电机的工作模式,如经济模式、运动模式等。
2. 电机控制器给驱动电机的指令:
- 电流控制:根据VCU的指令调整电机的电流输入,增加电流通常会增加电机的扭矩。
- 电压控制:调节电压可以改变电机的转速。
- PWM信号:通过脉宽调制(PWM)信号控制电机的功率输出。
- 换向控制:根据电机类型(如无刷直流电机)进行换向控制。
3. 扭矩和电流的关系:
- 线性关系:对于大多数电机来说,输出扭矩与电机中的电流成正比。即增加电流会增加扭矩。
- 物理原因:扭矩是由磁场与电流的相互作用产生的,电流越大,产生的磁力越强,扭矩越大。
4. 转速和电压的关系:
- 线性关系:转速与施加在电机上的电压大致成正比。增加电压会提高电机的转速。
- 物理原因:更高的电压导致更高的电机内部电势差,从而驱动电机以更高的速度旋转。
二、补充
1. 驱动电机恒定功率状态
驱动电机功率=转速×扭矩
恒定功率状态通常指电机在特定工况下,驱动电机输出的功率保持相对恒定的运行状态。
VCU 解析驾驶员驾驶意图,如果判断驾驶员加速或者车辆处于爬坡,会控制电机进入恒定功率状态。
恒定功率下,电机的转速和扭矩是反比关系。
1-1 典型应用场景:
- 巡航控制:在车辆匀速行驶时,电机需要维持恒定的功率输出,以保持稳定的速度。
- 爬坡:在持续上坡的情况下,电机需要不断调整转速和扭矩,以提供足够的动力,同时保持功率的稳定。
- 负载变化:当车辆载重变化(如上客或下货)时,电机需要适应负载的变化,通过调整转速和扭矩来维持恒定功率。
1-2 在恒定功率状态下,动力电池向电机控制器提供的电能并非绝对恒定,而是根据电机控制策略和实际需求进行动态调整。
2. 车辆加速的过程,简单来说车辆加速经历3个过程:
-
初始加速阶段(扭矩增大,转速逐渐增加):
- 当驾驶员踩下油门踏板时,电机首先增加输出扭矩。这是因为在起步或低速时,需要较大的扭矩来克服静止惯性和滚动阻力。
- 在这个阶段,电机的转速开始逐渐增加,但主要是通过增加扭矩来实现加速。
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持续加速阶段(扭矩保持,转速增加):
- 随着车辆速度的增加,电机的转速也开始显著增加。
- 在某个速度区间,电机可能会达到其最大扭矩输出,此时扭矩保持不变,而转速继续增加。
- 这种情况下,车辆继续加速,直到达到所需的速度或电机的功率限制。
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恒速巡航阶段(扭矩降低,转速保持):
- 当车辆达到所需的巡航速度时,电机的扭矩需求降低,只需提供足够的扭矩来克服空气阻力和滚动阻力。
- 在这个阶段,电机的转速保持恒定,车辆以恒定速度行驶。
3、电机扭矩对应车辆的加速度 电机转速对应车辆的轮速
- 电机的扭矩是指电机输出的旋转力矩,它直接影响车辆的加速度。
- 当电机输出更高的扭矩时,车辆能够获得更大的驱动力,从而提高加速度。
- 电机的转速是指电机旋转的速度,通常以转每分钟(RPM)为单位。
- 电机转速通过传动系统(如变速器和差速器)转换为车轮的转速,从而影响车辆的行驶速度。
- 踏板开度和发动机转速不是线性关系,需要取决于VCU的调控策略;同样油门踏板不变,电机功率不一定保持不变。
4. 速和扭矩不同时简单增大
- 功率限制:如前所述,功率是转速和扭矩的乘积。若电机的输入功率有限,同时增大转速和扭矩会超出电机的功率能力,导致系统不稳定或电机过载。
- 负载特性:在实际应用中,电机的负载需求决定了转速和扭矩的分配。例如,车辆加速时需要高扭矩,但不一定需要极高的转速;而在巡航状态下,需要较高的转速但扭矩需求较低。
- 控制策略:电机控制器通常会根据实际需求在转速和扭矩之间进行动态调整,以优化性能和效率,而不是同时最大化两者。