轰鸣的小跑SVM
26-09-10 08:00 微博认证:汽车达人 微博新知博主 汽车博主

#技术巡猎##小米#按我们一般的理解,工程师平时都在想办法让电机更高效,是吧?但有些时候,车辆反而需要它故意“低效”一点,因为那些被我们视为损耗的能量,换一个视角就是热。低温环境里,车上需要加热的不只是乘员舱,动力电池和其他部件也有热需求。燃油车可以大量利用发动机余热,可当混动车处于纯电行驶、外接充电或者发动机没有提供足够热量的工况,热从哪里来就变成了整车能量管理问题。额外装一套加热器当然能解决,但那意味着新的硬件、重量和转换链路。

小米的这套发电机加热控制方法,做的是把现有发电机变成一个按需调用的间接热源。
当然并不是说系统一有加热需求就往电机里灌电流,它会先判断发电机是否具备间接加热能力,车辆当前工况是否允许这样做,再识别热需求并换算成间接加热功率,之后根据发电机所处的工作模式决定具体动作。

比较反直觉的是待机模式。待机的时候,并不需要发电机输出驱动转矩,控制器可以调整d轴电流,让电机内部产生可控的铜耗和铁耗,同时维持零转矩状态。
用人话讲,就是让电流在磁场方向上“白忙活起来”,把电变成热,可是却尽量不让轴真的对外做功。这样一来,车停着或者发电机没有扭矩任务时,也能利用原有绕组和功率电子器件参与热管理。如果发电机正在承担转矩或转速任务,事情就更复杂了。q轴电流通常负责产生转矩,d轴电流影响磁链和损耗,控制器不能只顾发热而破坏车辆此刻的动力需求,所以要在满足目标扭矩或转速的前提下协调两轴电流。此时“加热多少”不再是一条独立指令,而要进入整车功率分配,与驱动、充电、发动机状态和热需求一起排队。

这件事真正有意思的地方,并不是车上又多了一项加热功能,而是电气化把过去只能被动接受的废热变成了可编程的资源。
内燃机时代,余热大体跟着燃烧走,有就利用,没有就另想办法;到了电驱时代,热可以由控制器决定什么时候产生、产生多少、在哪个部件里产生,效率和温度之间开始可以实时交换。

当然故意制造损耗,本质上仍然是用电换热,电机绕组、逆变器和冷却系统也都有温度与电流上限。如果控制不准,可能得到的是不必要的能耗和局部过热,而不是更聪明的热管理。所以它的价值在于系统知道什么工况值得做、能做多少,以及什么时候必须退出。

可它为什么比单独增加一只加热器更有意思?
加热需求本身还会不断变化。电池刚从极低温起步时,系统可能更看重升温速度;温度接近工作窗口后,继续制造同样损耗就不划算;如果车辆正在加速、发电或者外接充电,可分配给发热的电流和功率也会不同。于是同一台发电机在一分钟里可能先是热源,随后恢复高效发电,再因为驱动需求提高而完全退出间接加热,这种角色切换比单独开关一只加热器更依赖整车级协调。

从控制角度看,d轴和q轴也不是两只互不相干的旋钮。电流增加会改变铜耗、磁链、器件温升和可用转矩,热管理提出的功率请求必须经过电机能力限制,再由扭矩控制验证不会影响驾驶需求。真正做得好的话,用户只会觉得低温状态恢复得更自然,不会察觉背后有一台发电机正在被故意调到偏离最高效率点的位置。

再往前看,混动系统里的发电机也不必只有发电和启停发动机两种身份。它既可以是动力链的一部分,也可以是热管理执行器,甚至成为整车能量调度中的一个可变负载。

电气化最深的变化,可能就是这些原来写在“损耗”一栏里的东西,开始被重新拿回来做控制。

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