10期：转速模式 (Speed Mode) 和 扭矩模式 (Torque Mode)

在新能源汽车如长安启源的电驱动系统中转速模式 (Speed Mode)和扭矩模式 (Torque Mode)是电机控制器 (MCU) 的两种核心控制策略。它们的根本区别在于控制器把什么作为“目标”把什么作为“结果”。1. 核心定义对比特性扭矩模式 (Torque Mode)转速模式 (Speed Mode)控制目标输出扭矩 ($T$)输入指令内部逻辑“不管阻力多大我必须输出指定的力。”“不管阻力多大我必须维持指定的速度。”实际表现踩多少油门出多少力。车速由负载决定。设定多少速度自动调节出力。车速恒定。主要应用正常驾驶、加速、爬坡(95% 的场景)定速巡航、能量回收、怠速、测试台架类比你用力推箱子用多大力是你决定的箱子跑多快取决于箱子多重。你推着箱子走必须保持每小时 5 公里箱子重你就多用点力轻了就少用点力。2. 详细工作原理解析A. 扭矩模式 (Torque Control) —— 驾驶员的直接意图这是电动车最本质的驾驶模式。逻辑驾驶员踩下加速踏板例如 30% 深度。整车控制器 (VCU) 将其映射为电机请求扭矩例如 100 Nm。MCU 接收指令控制电流矢量强制电机输出 100 Nm 的扭矩。结果如果是平地车会加速。如果是上坡车速增加得慢甚至减速但电机依然努力输出 100 Nm。如果是下坡车会飞速加速因为扭矩还在输出除非有制动干预。特点响应极快直接反映驾驶员的“力道”需求。B. 转速模式 (Speed Control) —— 系统的自动调节这是一种闭环控制模式通常由上层算法如巡航控制 PID 算法介入。逻辑系统设定目标转速例如对应车速 100 km/h 的电机转速 6000 rpm。MCU 实时监测电机实际转速。PID 算法介入如果 实际转速 目标转速如上坡了MCU自动增加输出扭矩试图把转速拉回来。如果 实际转速 目标转速如下坡了MCU自动减小扭矩甚至输出负扭矩发电/制动把转速压下去。结果无论路况如何变化电机转速即车速保持在设定值附近。特点速度稳定扭矩是动态变化的“副产品”。3. 在启源车型中的具体应用场景场景一日常脚踩加速 (扭矩模式)当你踩油门时车辆处于扭矩模式。你感觉到的“推背感”就是扭矩直接作用的结果。此时如果你不松脚遇到大上坡车速会掉因为扭矩被限制住了或者电池功率限制了最大扭矩。场景二定速巡航 (转速模式)当你开启 ACC 或定速巡航设定 100 km/h。车辆切换到转速模式或更高级的速度闭环控制。上坡时你感觉不到踩油门加深但电机自动增大扭矩维持 100 km/h。下坡时电机自动进入发电状态负扭矩防止车速超过 100 km/h同时回收能量。场景三能量回收 (特殊的转速/扭矩混合)在强能量回收模式下系统往往表现为转速限制或负扭矩控制。如果车轮转速高于电机目标转速电机产生反向扭矩发电试图将转速“拉”到目标曲线以下。场景四电机测试台架 (转速模式典型应用)在工厂测试电机性能时通常使用转速模式。测试设备控制电机恒定在 3000 rpm然后逐步增加负载测功机施加阻力观察电机能输出多大扭矩而不失速。这能画出完整的“外特性曲线”。4. C 语言逻辑伪代码对比为了让你更直观地理解代码层面的区别扭矩模式逻辑// 输入Driver_Pedal (0.0 - 1.0) // 输出Motor_Torque_Cmd float Torque_Mode_Control(float Driver_Pedal) { // 1. 查表踏板 - 请求扭矩 float Requested_Torque Pedal_Map[Driver_Pedal]; // 2. 限制考虑电池功率、温度、最大能力 float Limited_Torque min(Requested_Torque, Max_Available_Torque); // 3. 执行直接命令电机输出该扭矩 // 此时电机转速是不受控的由负载决定 MCU_Set_Torque(Limited_Torque); return Limited_Torque; }转速模式逻辑// 输入Target_Speed (rpm), Current_Speed (rpm) // 输出Motor_Torque_Cmd float Speed_Mode_Control(float Target_Speed, float Current_Speed) { // 1. 计算误差 float Error Target_Speed - Current_Speed; // 2. PID 计算根据误差算出需要多少扭矩来修正速度 // P: 比例 (误差大扭矩大), I: 积分 (消除静差), D: 微分 (抑制超调) float Required_Torque PID_Calculate(Error); // 3. 限制扭矩不能超过物理极限 float Final_Torque clamp(Required_Torque, -Max_Brake_Torque, Max_Drive_Torque); // 4. 执行命令电机输出计算出的扭矩 // 目标是让 Current_Speed 趋近于 Target_Speed MCU_Set_Torque(Final_Torque); return Final_Torque; }5. 总结扭矩模式是**“开环”相对于速度而言我给多少力你跑多快随便你。这是人开车**的感觉。转速模式是**“闭环”我要跑多快你自己看着办自动调节力。这是车自己开**巡航的感觉。在启源以及大多数电动车的实际控制中底层永远是在控制电流即控制扭矩。所谓的“转速模式”其实是在外层包了一个 PID 算法实时计算出“为了达到这个转速我现在应该给多少扭矩”然后再把这个计算出的扭矩发给底层去执行。