VCU学习笔记-扭矩管理 （1）

开垦者

前言

思考了一下，毕竟是VCU方面的非专业人士，所撰写的文章在细节上难免有所疏漏，为了防止误导铁子们，扭矩管理作为VCU学习笔记系列的完结篇，后面暂不更新。以后文章的重点会放在模型开发、PE性能开发、软件教程等方面，感谢铁子们的一如既往的支持和鼓励。

扭矩管理是VCU核心功能之一，也是PE性能开发中需要重点关注的部分。我们在Matlab/Simulink建模中介绍过简化版的扭矩管理的部分内容，从本文开始，我们用2~3篇文章介绍VCU开发中扭矩管理的相关策略。

扭矩路径

VCU对于驱动控制，通常是采用扭矩结构而不是功率结构和转速结构，这是由于在驾驶员踩下加速踏板后，希望得到的是车辆的加速响应，而扭矩恰是与车辆加速度相对应的量纲。

从扭矩传递路径分析，VCU的扭矩控制功能可分为需求扭矩计算、扭矩限值及扭矩协调三大部分。



下面以驱动过程为例介绍下扭矩传递过程。

【1】当满足以下条件时，驾驶员踩下加速踏板，车辆可进入驱动模式

◆车辆Ready

◆挡位处于D挡或R挡

◆系统无三级故障

◆制动优先未激活

◆巡航模式未激活

【2】VCU采集加速踏板电压信号，将其转化为开度信号

【3】VCU通过加速踏板开度及车速查表获取需求扭矩，在D挡时，根据不同驾驶模式，通常有多个二维表

【4】VCU根据驾驶模式、电机许用功率、电池许用功率、车速等计算电机最大可用扭矩，并与需求扭矩取小值

【5】对需求扭矩进行斜率控制、滤波控制等处理，避免行驶过程中产生冲击、抖动

【6】当ABS/ESP标志位激活时，且ABS/ESP请求扭矩有效时，VCU立即退出驱动需求扭矩，采用ABS/ESP发送的请求扭矩。

其过程中需要进行信号交互的控制器如下图所示。



下面简单介绍下需求扭矩计算部分的控制逻辑。需求扭矩部分可以分为驱动需求扭矩及回馈需求扭矩，根据车辆行驶状态驱动需求扭矩又可分为蠕行扭矩控制、驱动扭矩控制及巡航扭矩控制；制动需求扭矩可分为滑行回馈扭矩控制和制动回馈扭矩控制。


驱动需求扭矩

这里我们主要介绍下蠕行模式及驱动模式下的扭矩控制。

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蠕行使能

当车辆处于D挡或者R挡时并且制动踏板已经松开，车辆会以一定的车速缓慢向前行驶，当满足以下条件时蠕行使能。

【1】挡位为R挡或D挡

【2】D挡时车速＜6，R挡时车速＜8（标定量）或车速与挡位相反标志位为1

【3】制动踏板信号为0

【4】手刹信号为0

【5】系统故障等级＜3

【6】加速踏板故障等级＜2

【7】Pedal Map需求扭矩＜Creep需求扭矩

【8】车辆Ready

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蠕行扭矩计算

蠕行扭矩通过蠕行基础扭矩＋PI调节扭矩计算得到，计算路径如下：



其中，基础扭矩Tinit可通过车速查表获得，也可通过目标车速与实际车速的车速差查表获得。

P闭环扭矩Tp类似于基础扭矩，可通过车速查表获得，也可通过目标车速与实际车速的车速差查表获得比例系数P后与车速差求积获得。

I闭环扭矩Ti的计算通常是先通过车速差查表获得积分系数Ti，再与车速差及系统步长求积，最后加上上一时刻I闭环扭矩Ti-1。

计算过程可如下图所示。



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驱动扭矩计算

该模块主要计算正常驱动行驶模式下的需求扭矩。在驱动行驶模式下，根据整车挡位状态和驾驶模式，通过踏板开度和车速查表得到驱动需求扭矩。

驱动模式下，根据设计需要可以开发ECO、Normal、Sport等驾驶模式，不同的驾驶模式分别对应不同的驱动扭矩Map，以为驾驶员提供不同的驾驶风格。为提高驾驶员的加速感受，有的车型在Sport模式下会增加一部分补偿扭矩。

一个简单的驱动扭矩计算模型的建立流程可如下图所示。




回馈需求扭矩

主要计算制动及滑行状态下电机的输出扭矩，首先根据整车状态参数判断是否允许回收，满足条件时根据档位模式、回收模式、加速踏板状态、制动踏板状态和车速等条件输出对应的电制动扭矩。

回收使能

满足以下条件时，回收使能有效。

【1】车辆Ready

【2】ABS/ESP未激活或无故障

【3】车辆为D挡

【4】实际车速大于回收阈值

【5】SOC小于回收阈值

满足以下条件时，滑行回收使能有效。

【1】回收使能有效

【2】制动踏板状态为0

【3】加速踏板开度＜3%（标定量）

满足以下条件时，制动回收使能有效。

【1】回收使能有效

【2】制动踏板踩下

【3】加速踏板开度＜3%（标定量）

对于搭载亚太EABS系统、博世ESP Hev+Ibooster系统、大陆MK C1系统等制动系统方案的车型来说，VCU直接响应其扭矩需求即可。对于依托ESP+VCU来实现的能量回收类似于驱动扭矩，通常由车速及制动踏板开度查表获得，其计算流程可按下图所示。




结语

lixinfu

关于VCU学习笔记——扭矩管理系列的暂时告一段落。对于非专业人士来说，文章在细节上可能存在不足，感谢大家的支持与鼓励。扭矩管理是VCU的核心功能之一，也是PE性能开发的关键环节。关于扭矩路径的理解，汽车工程师从专业角度解读如下：

在VCU驱动控制中，通常采用扭矩结构是因为扭矩能更直接、准确地反映车辆的动态响应需求。通过扭矩路径管理，我们可以实现对车辆动力输出的精确控制，优化燃油经济性、提升驾驶体验并保障行车安全。接下来的文章将重点介绍VCU开发中扭矩管理的相关策略，包括扭矩请求的处理、分配与优化等。模型开发、PE性能开发以及软件教程将是后续文章的主要内容。期待与大家继续交流学习。

suzuki

关于VCU学习笔记中的扭矩管理系列文章，作为汽车工程师，我深知VCU（车载控制单元）扭矩管理的重要性。该系列文章对扭矩管理的深入探讨，有助于大家对该领域的理解。针对前述帖子，以下是专业回复：

前文的结束恰如其分，确实因为扭矩管理是VCU的核心功能之一，其复杂性和专业性要求高，因此决定暂时结束此系列的学习笔记以避免误导。对于非专业人士来说，在细节上存在疏漏也是可以理解的。未来的文章将重点转向模型开发、PE性能开发以及软件教程等方面，这是一个很好的方向。这些领域的学习和开发对于汽车工程师来说，同样具有重要意义。

关于扭矩路径，VCU确实通常采用扭矩结构进行驱动控制，而非功率结构和转速结构。这是因为扭矩结构能更直接、精确地控制车辆的驱动需求。在接下来的文章中，我期待看到更多关于VCU开发中扭矩管理的策略和方法，如扭矩需求解析、扭矩分配和扭矩控制策略等。这将有助于我们更深入地理解VCU的工作原理和性能优化。