導語：我們之前已討論過電動汽車動力總成中的「轉矩控制精度」，按照GB/T 18488.2標準所述，這主要針對的是轉矩靜態特性，那轉矩動態特性怎麼衡量？這就是我們本次的話題：轉矩響應時間。它同樣直接影響了整車的駕駛性，以及遇到緊急情況時的反應速度。究竟怎麼定義轉矩響應時間？如何測試？轉矩響應時間和系統哪些參數相關？控制方式對轉矩響應時間的影響？這些問題是我們這次討論的重點。
我們結合相關標準按以下邏輯進行解讀：
1. 什麼是轉矩響應時間？
2. 轉矩響應時間的測試方法
3. 轉矩響應時間的影響因素
4. 控制方式對轉矩響應時間的影響
1. 什麼是轉矩響應時間
在《GB/T 18488.1-2015-電動汽車用電機及其控制器第1部分-技術條件》3.13中給出了轉矩響應時間的定義：
解讀：我們以下圖為示意，說明一個典型的轉矩響應歷程。
其中，Trq_Req為需求轉矩；Trq_Real為實際轉矩。
T0時刻系統接收到Trq_Req的指令信息，經過一段延遲時間T_Delay，Trq_Real達到了Trq_Req的10%；再經過一段的上升時間T_Rise，Trq_Real達到了Trq_Req的90%；轉矩再繼續上升到最大值後開始減小（其中，最大值和最小值之間是轉矩動態偏差Trq_Dynamic_Dev），如此，Trq_Real沿著Trq_Req上下波動，經過T_Dyn，到達T1時刻，Trq_Real的波動範圍在容差範圍內，這個容差範圍也就是轉矩靜態誤差Trq_Steady_Dev。這個過程中，轉矩響應時間為T_Delay+T_Rise+T_Dyn。
圖1 轉矩響應歷程示意圖
2. 轉矩響應時間的測試
《GB/T 18488.2-2015-電動汽車用電機及其控制器第2部分-實驗方法》7.4.2 中已經具體地寫明了轉矩響應時間測試的方法：
解讀：重點已經標記出，測試步驟很好理解，不作贅述。 這裡重點說一下"堵轉"，這個狀態筆者認為是有BUG的，它忽視了轉速傳感器，也就是旋變的影響，系統測試應該考慮全面，應該分段定義轉速。我們在《新能源電驅系統標準解讀與拓展：轉矩控制精度》中已經分析過，旋變的精度影響了轉矩的精度，也就是影響了容差計算。 那麼，哪些變量對轉矩響應時間產生影響？我們第3節中分析。
關於"堵轉"的定義、機理和影響因素，已做過解讀，可參考《新能源電驅系統標準解讀與拓展：堵轉》。
3. 轉矩響應時間的影響因素
我想大家已經猜到， 影響轉矩控制精度的因素當然也影響轉矩的響應時間 ，我們已經把轉矩精度的影響因素分為三類：
a. 控制器的計算延遲與傳感器採樣延遲
b. 傳感器精度（電流、電壓、旋變）
c. 電機參數
不過在分析時候，我們假設電機驅動器的設計與傳感器的使用都是基於磁場定向控制 （ FOC) 理論（在"轉矩控制精度"一文中已經提過，連結：）。
這個理論最初於上世紀70年代由德國西門子的工程師提出，它是基於轉子磁鏈定向的非直接轉矩控制，注意是"非"，那"是不是有直接控制方法讓轉矩更快一點呢?" 當然是肯定的！直接轉矩控制(DTC)在FOC出現後十幾年，於上世紀80年代中期由德國教授Depenbrock提出。
我們在第4節看看這個控制方式是怎麼降低轉矩響應時間的。
4. 控制方式對轉矩響應時間的影響
我們還是看圖說話，先看下DTC的控制流程圖：
圖2 DTC控制流程圖
從框圖我們可以看到，轉矩差和磁鏈差通過滯環控制器，輸出信號通過查表觸發IGBT，控制器再根據電機的三相電流、IGBT觸發方式和母線電壓，得到在兩相靜止坐標系下的電壓和電流：uα、uβ、iα、iβ。然後根據這4個量，對轉矩和磁鏈進行計算，與需求轉矩和磁鏈進行比較，形成閉環。 D TC控制相關資料非常多，詳細了解 可自行百度。
通過與FOC的控制圖比較，我們可以發現DTC控制：
1. 不需要角度傳感器，即旋變，因此沒有了旋變的精度和延遲誤差。
2. 不需要PI調節模塊，只需要滯環比較器，響應速度非常快。
3. 沒有反Clark-Park變換，節省計算時間。
4. 沒有SVPWM模塊，節省計算時間。
對某一款電機分別用FOC和DTC進行控制，下圖3是轉矩響應的結果[1]：
圖3 FOC和DTC轉矩控制響應時間對比
我們從圖紙可以粗略得到FOC和DTC轉矩響應時間，列出比較：
由此可見，DTC在轉矩響應時間上的優越性一目了然。通常，DTC的轉矩響應時間在1~2ms，而FOC轉矩響應時間只能控制在20ms以內。所以，DTC控制有更好的轉矩動態特性。
5. 總結
本文分析了影響電動車駕駛性的另一重要指標：轉矩響應時間。依據轉矩響應時間的影響因素，其相關測試規範還需完善。最後，控制方式也是影響轉矩的響應時間的重要因素，DTC控制相對於最廣泛使用的FOC控制有更好的扭矩動態特性，當然，如果考慮扭矩波動和開關頻率不可控等方面，DTC還是不完美，但是結合FOC與DTC兩者的優點，基於SVPWM的DTC控制已經被研發出來，感興趣的讀者可以深入研究下。