# 轮毂电机FOC：启动大转矩与巡航高效率的平衡之道

引言

在电动自行车和滑板车领域，轮毂电机因其紧凑、高效的特点而受到青睐。然而，在实现高速启动大转矩和巡航高效率的过程中，常常面临启动转矩与巡航效率之间的矛盾。本文将探讨如何通过电流轨迹规划来平衡这一矛盾。

问题原因分析

  1. 高速启动容易导致电机发热：在启动阶段，为了获得足够的转矩，电机需要提供较大的电流，这容易导致电机发热。
  2. 省电跑又怕起步没力：在巡航阶段，为了提高效率，需要降低电流，但这样又会影响启动转矩。

解决方案

电流分配策略

  1. 不采用固定 $I_d=0$ 或固定 $I_q$，而是根据转速和转矩需求动态分配 $d$、$q$ 轴电流分量。
  2. 低速/启动段：最大转矩电流比（MTPA）

- 目标：同电流幅值下输出最大转矩，减少铜耗，抑制启动温升。

- 原理：利用磁阻转矩公式 $T_e = \frac{3}{2} p_n \left[ \psi_f I_q + (L_d - L_q) I_d I_q \right]$。

- 策略：在 $I_d$ 负向注入适量电流，使电流矢量角超前（即 Weak field 侧）。

- 典型 MTPA 角：$\beta = \arcsin\left(\frac{-\psi_f + \sqrt{\psi_f^2 + 8(L_q - L_d)^2 I_s^2}}{4(L_q - L_d) I_s}