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

news 2026/5/12 16:36:08

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：
1. 驾驶员踩下加速踏板（例如 30% 深度）。
2. 整车控制器 (VCU) 将其映射为电机请求扭矩（例如 100 Nm）。
3. MCU 接收指令，控制电流矢量，强制电机输出 100 Nm 的扭矩。
4. 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：
1. 系统设定目标转速（例如对应车速 100 km/h 的电机转速 6000 rpm）。
2. MCU 实时监测电机实际转速。
3. 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。
4. 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; }