CN106114286A - 一种轮边电机驱动的故障处理方法及系统 - Google Patents

一种轮边电机驱动的故障处理方法及系统 Download PDF

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Abstract

一种轮边电机驱动的故障处理方法及系统，方法包括：S1、整车控制器实时计算得到两个轮边电机的转矩比例系数，并实时获取两个电机控制器实时上报的各自当前可输出的转矩最大值，其中，转矩最大值为电机限功率故障时对应的转矩限制值或者电机正常运行时的转矩标定值；S2、整车控制器根据所述转矩比例系数和两个电机控制器的当前可输出的转矩最大值为两个轮边电机分配转矩以使两个轮边电机协调运行。本发明在发生限功率故障时，可使轮边电机系统不会因某一电机限功率后转矩下降而使整车跑偏，保证左、后轮协调驱动；进一步的，在发生停机故障时，电机控制器通过硬线发送停机信号给另一个电机控制器以通知另一个电机控制器停机，减少故障响应时间。

Description

一种轮边电机驱动的故障处理方法及系统
技术领域
本发明涉及电动汽车故障处理领域，尤其涉及一种轮边电机驱动的故障处理方法及系统。
背景技术
电动汽车常采用集中单电机驱动式结构，电机输出轴经传动轴将动力传输至机械差速器，再经机械差速器的左半轴和右半轴分别驱动左后轮和右后轮。该系统和传统汽油车一样，左轮和右轮转速、转矩由机械差速器根据整车工况自动分配。
为使得车辆结构更加紧凑，控制更加灵活，出现了轮边电机系统。如图1所示，在现有的轮边电机系统中，两个电机固定在电动汽车的底盘上，电机输出轴直接驱动车轮，并采用电子差速器代替传统机械差速器，两个电机控制器分配计算和控制左轮和右轮的转矩和转速，从而省去了传统系统的传动轴、机械差速器等。
在直线行驶过程中，必须保证左右后轮电机转速的实时同步才能使车辆直线行驶，否则，方向盘有强烈的转向趋势，驾驶员会感觉握紧方向盘吃力，如果此时驾驶员松开方向盘车辆整体将出现跑偏现象，降低了车辆的驾驶性能。而现有的轮边电机系统中针对限功率故障等非停机故障，并没有提供具体的解决方案以实现两个电机转速的实时同步。
另外，对于停机故障来说，电机的实时同步对实时性要求更高。若某个电机因故障突然失去动力，而另一电机继续运行，会导致整车无法直线行驶，带来严重安全问题。但是，现有轮边电机系统中由于整车控制器(VCU)一般根据左右轮的两个电机控制器通过CAN网络发送过来的控制器状态报文进行逻辑判断，再将指令通过CAN网络发送给两个电机控制器，控制左右轮的驱动动力。这种控制方式存在CAN报文命令延时和命令相对时差。例如，当其中一个电机控制器故障停机后，比如先通过CAN网络上报给整车控制器，在由整车控制器通过CAN网络下发给另一个电机控制器，这必然导致响应命令延时较长，不利于整车安全控制。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种轮边电机驱动的故障处理方法及系统。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种轮边电机驱动的故障处理方法，包括：
S1、整车控制器实时计算得到两个轮边电机的转矩比例系数，并实时获取两个电机控制器实时上报的各自当前可输出的转矩最大值，其中，所述转矩最大值为电机限功率故障时对应的转矩限制值或者电机正常运行时的转矩标定值；
S2、整车控制器根据所述转矩比例系数和两个电机控制器的当前可输出的转矩最大值为两个轮边电机分配转矩以使两个轮边电机协调运行。
在本发明所述的轮边电机驱动的故障处理方法中，步骤S1包括：
S11、整车控制器获取实时的整车系统运行工况以及两个电机控制器实时上报的各自当前可输出的转矩最大值；
S12、根据整车系统运行工况实时计算两个轮边电机各自的转矩预设值；
S13、根据两个轮边电机各自的转矩预设值实时计算两个轮边电机之间的转矩比例系数。
在本发明所述的轮边电机驱动的故障处理方法中，步骤S2包括：
S21、选取一个轮边电机作为当前电机；
S22、取当前电机的转矩预设值和转矩最大值中的最小值作为当前电机的转矩设定值，根据转矩比例系数以及当前电机的转矩设定值计算另一个轮边电机的转矩设定值；
S23、判断另一个轮边电机的转矩设定值是否在其转矩最大值以内，如果是，则将两个轮边电机的转矩设定值下发给两个电机控制器；否则，将另一个轮边电机设为当前电机再次执行步骤S22。
在本发明所述的轮边电机驱动的故障处理方法中，两个电机控制器之间通过第一硬线和第二硬线连接，一个电机控制器通过第一硬线发送信号以及通过第二硬线获取信号，另一个电机控制器通过第一硬线获取信号以及通过第二硬线发送信号；
所述方法还包括：在发生停机故障时，发生停机故障的电机控制器通过相应的硬线发送停机信号给另一个电机控制器以通知另一个电机控制器停机。
在本发明所述的轮边电机驱动的故障处理方法中，述方法还包括：当某个电机控制器收到整车控制器的停机指令后，该某个电机控制器执行停机，并通过相应的硬线转发所述停机指令给另一个电机控制器。
本发明还公开了一种轮边电机驱动的故障处理系统，包括整车控制器、与整车控制器通过CAN网络通讯的两个电机控制器、与两个电机控制器连接的两个轮边电机，所述整车控制器包括：
参数获取单元，用于实时计算得到两个轮边电机的转矩比例系数，并实时获取两个电机控制器实时上报的各自当前可输出的转矩最大值，其中，所述转矩最大值为电机限功率故障时对应的转矩限制值或者电机正常运行时的转矩标定值；
转矩分配单元，用于根据所述转矩比例系数和两个电机控制器的当前可输出的转矩最大值为两个轮边电机分配转矩以使两个轮边电机协调运行。
在本发明所述的轮边电机驱动的故障处理系统中，所述参数获取单元包括：
反馈信息采集子单元，用于获取实时的整车系统运行工况以及两个电机控制器实时上报的各自当前可输出的转矩最大值；
转矩预设值计算子单元，用于根据整车系统运行工况实时计算两个轮边电机各自的转矩预设值；
转矩比例系数计算子单元，用于根据两个轮边电机各自的转矩预设值实时计算两个轮边电机之间的转矩比例系数。
在本发明所述的轮边电机驱动的故障处理系统中，所述转矩分配单元为两个轮边电机分配转矩包括：选取一个轮边电机作为当前电机，执行以下转矩分配算法：取当前电机的转矩预设值和转矩最大值中的最小值作为当前电机的转矩设定值，根据转矩比例系数以及当前电机的转矩设定值计算另一个轮边电机的转矩设定值，判断另一个轮边电机的转矩设定值是否在其转矩最大值以内，如果是，则将两个轮边电机的转矩设定值下发给两个电机控制器；否则，将另一个轮边电机设为当前电机再次执行所述转矩分配算法。
在本发明所述的轮边电机驱动的故障处理系统中，两个电机控制器之间通过第一硬线和第二硬线连接，一个电机控制器通过第一硬线发送信号以及通过第二硬线获取信号，另一个电机控制器通过第一硬线获取信号以及通过第二硬线发送信号；
所述电机控制器用于在发生停机故障时通过相应的硬线发送停机信号给另一个电机控制器以通知另一个电机控制器停机。
在本发明所述的轮边电机驱动的故障处理系统中，所述电机控制器还用于在收到整车控制器的停机指令后执行停机，并通过相应的硬线转发所述停机指令给另一个电机控制器。
实施本发明的轮边电机驱动的故障处理方法及系统，具有以下有益效果：本发明在发生限功率故障时，整车控制器通过转矩比例系数以及限功率故障时对应的转矩限制值重新分配两个轮边电机的转矩，使得两个轮边电机协调运行，从而使轮边电机系统不会因某一电机限功率后转矩下降而使整车跑偏，保证轮边左后轮和轮边右后轮协调驱动；
进一步的，针对停机故障，发生停机故障的电机控制器通过相应的硬线发送停机信号给另一个电机控制器以通知另一个电机控制器停机，从而快速实现两个轮机的同步输出中断，避免轮边电动汽车因某一电机停机而跑偏的风险，减少故障响应时间；更进一步的，任意一个电机控制器收到整车控制器的停机指令后，可以通过硬线转发给另一个电机控制器，有效避免某一电机控制器出现CAN断线或CAN故障后无法快速收到整车控制器的停机指令而无法停机的问题，提高系统冗余性。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是现有技术中的轮边电机驱动的结构示意图；
图2是本发明的轮边电机驱动的故障处理系统的结构示意图；
图3是本发明的轮边电机驱动的故障处理方法的一个具体实施例的流程图。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。
图2是本发明的轮边电机驱动的故障处理系统的结构示意图。
系统包括整车控制器、与整车控制器通过CAN网络通讯的两个电机控制器、与两个电机控制器连接的两个轮边电机。具体实施例中，在一个集成电机控制器内集成了所述两个电机控制器，两个电机控制器分别控制电机系统的两个轮边电机。两个轮边电机分别直接驱动整车左后轮、右后轮，左右后轮协调工作，共同驱动整车。
整车控制器为整个系统的大脑，负责采集油门踏板、制动踏板、转向角度等整车系统运行工况，并根据整车系统运行工况计算电机控制系统的转矩、转速等指令，通过整车CAN网络将指令发送给各个电机控制器，同时各电机控制器通过CAN网络实时反馈自己的运行状态信息。
轮边电机驱动的故障一般分为三个等级：一级故障为电机停机故障，二级故障为电机限功率故障，三级故障为电机继续运行故障。本发明中，所述整车控制器处理一级故障和三级故障，所述电机控制器处理二级故障。
关于电机继续运行故障的处理：
为处理此类故障，整车控制器在接收到电机控制器上传的此类故障信息时，将该故障信息发送给仪表仪盘用于报警。该故障的处理为现有技术，此处不再赘述，下面详细介绍另外两种故障的处理。
关于限功率故障的处理：
为处理此类故障，所述整车控制器包括：
参数获取单元，用于实时计算得到两个轮边电机的转矩比例系数，并实时获取两个电机控制器实时上报的各自当前可输出的转矩最大值，其中，所述转矩最大值为电机限功率故障时对应的转矩限制值或者电机正常运行时的转矩标定值；
转矩分配单元，用于根据所述转矩比例系数和两个电机控制器的当前可输出的转矩最大值为两个轮边电机分配转矩以使两个轮边电机协调运行。
具体的，所述参数获取单元包括：
反馈信息采集子单元，用于获取实时的整车系统运行工况以及两个电机控制器实时上报的各自当前可输出的转矩最大值；
转矩预设值计算子单元，用于根据整车系统运行工况实时计算两个轮边电机各自的转矩预设值；
转矩比例系数计算子单元，用于根据两个轮边电机各自的转矩预设值实时计算两个轮边电机之间的转矩比例系数。
所述转矩分配单元为两个轮边电机分配转矩包括：选取一个轮边电机作为当前电机，执行以下转矩分配算法：取当前电机的转矩预设值和转矩最大值中的最小值作为当前电机的转矩设定值，根据转矩比例系数以及当前电机的转矩设定值计算另一个轮边电机的转矩设定值，判断另一个轮边电机的转矩设定值是否在其转矩最大值以内，如果是，则将两个轮边电机的转矩设定值下发给两个电机控制器；否则，将另一个轮边电机设为当前电机再次执行所述转矩分配算法。
关于停机故障的处理：
为处理此类故障，提高两个轮边电机的实时性，保证发生停机故障后两个电机控制器尽量同步输出中断，本发明在两个电机控制器之间增加两根硬线进行相互连接。如图2中，两个电机控制器之间通过第一硬线和第二硬线连接，一个电机控制器通过第一硬线发送信号以及通过第二硬线获取信号，另一个电机控制器通过第一硬线获取信号以及通过第二硬线发送信号。电机控制器在发生停机故障时直接通过相应的硬线发送停机信号给另一个电机控制器以通知另一个电机控制器停机。
具体的，左轮轮边电机的电机控制器的DO端通过第一硬线连接右轮轮边电机的电机控制器的ECAP端，右轮轮边电机的电机控制器的DO端通过第二硬线连接左轮轮边电机的电机控制器的ECAP端。若将左轮轮边电机的电机控制器记为TM1控制器，右轮轮边电机的电机控制器记为TM2控制器，则：
当TM1控制器检测到致命故障停机时，TM1控制器的DO端输出有效信号，TM2控制器的ECAP端则会检测到该有效信号，则认为TM1发生停机故障，TM2控制器立即控制停机。从TM1检测出停机故障到TM2响应停机命令，只需要4ms时间，能显著提高TM2的故障反应时间，从而提升整车的安全性。
同理，当TM2控制器检测到致命故障停机时，TM2控制器的DO端输出有效信号，TM1控制器的ECAP端则会检测到该有效信号，则认为TM2发生停机故障，TM1控制器立即控制停机。
优选的，借助上述硬线结构，本发明还可以实现冗余控制。为此，所述停机故障处理单元还用于在收到整车控制器的停机指令后执行停机，并通过相应的硬线转发所述停机指令给另一个电机控制器。这样可以有效避免某一电机控制器出现CAN断线或CAN故障后无法快速收到整车控制器的停机指令而无法停机的问题，提高系统冗余性。
相应的，本发明还公开了一种轮边电机驱动的故障处理方法，参考图3，方法包括：
S1、整车控制器实时计算得到两个轮边电机的转矩比例系数，并实时获取两个电机控制器实时上报的各自当前可输出的转矩最大值；
其中，所述转矩最大值为电机限功率故障时对应的转矩限制值或者电机正常运行时的转矩标定值；
S2、整车控制器根据所述转矩比例系数和两个电机控制器的当前可输出的转矩最大值为两个轮边电机分配转矩以使两个轮边电机协调运行。
上述步骤S1和S2主要是处理限功率故障。
其中，步骤S1包括：
S11、整车控制器获取实时的整车系统运行工况以及两个电机控制器实时上报的各自当前可输出的转矩最大值；
S12、根据整车系统运行工况实时计算两个轮边电机各自的转矩预设值；
其中，整车系统运行工况包括油门踏板、制动踏板和转向角度等。具体的计算方法为现有技术，此处不再赘述。
S13、根据两个轮边电机各自的转矩预设值实时计算两个轮边电机之间的转矩比例系数。
其中，步骤S2包括：
S21、选取一个轮边电机作为当前电机；
S22、取当前电机的转矩预设值和转矩最大值中的最小值作为当前电机的转矩设定值，根据转矩比例系数以及当前电机的转矩设定值计算另一个轮边电机的转矩设定值；
S23、判断另一个轮边电机的转矩设定值是否在其转矩最大值以内，如果是，则将两个轮边电机的转矩设定值下发给两个电机控制器；否则，将另一个轮边电机设为当前电机再次执行步骤S22。
例如：
步骤S11中左、右轮轮边电机对应的两个电机控制器实时上报的各自当前可输出的转矩最大值TTM1Max和TTM2Max；
步骤S12中计算得到两个轮边电机各自的转矩预设值分别为TTM1Pre和TTM2Pre；
步骤S13计算得到的转矩比例系数k＝TTM1Pre/TTM2Pre。
步骤S21，假如选取左轮轮边电机作为当前电机；
第一次执行步骤S22，左轮轮边电机的转矩设定值TTM1＝min(TTM1Max,TTM1Pre)，则右轮轮边电机的转矩设定值TTM2＝1/k*TTM1；
步骤S23，如果TTM2≤TTM2Max，则直接将TTM1、TTM2下发给两个电机控制器，而如果TTM2＞TTM2Max，则将右轮轮边电机作为当前电机，再次执行步骤S22，则右轮轮边电机的转矩设定值TTM2＝min(TTM2Max,TTM2Pre)，则左轮轮边电机的转矩设定值TTM1＝k*TTM2。
优选的，本发明还可以对停机故障进行处理，具体的：
为了提高两个轮边电机的实时性，保证发生停机故障后两个电机控制器尽量同步输出中断，本发明在两个电机控制器之间增加两根硬线进行相互连接。如图2中，两个电机控制器之间通过第一硬线和第二硬线连接，一个电机控制器通过第一硬线发送信号以及通过第二硬线获取信号，另一个电机控制器通过第一硬线获取信号以及通过第二硬线发送信号。
所述方法还包括：在发生停机故障时，发生停机故障的电机控制器通过相应的硬线发送停机信号给另一个电机控制器以通知另一个电机控制器停机。
具体实施例中，左轮轮边电机的电机控制器的DO端通过第一硬线连接右轮轮边电机的电机控制器的ECAP端，右轮轮边电机的电机控制器的DO端通过第二硬线连接左轮轮边电机的电机控制器的ECAP端。若将左轮轮边电机的电机控制器记为TM1控制器，右轮轮边电机的电机控制器记为TM2控制器，则：
当TM1控制器检测到致命故障停机时，TM1控制器的DO端输出有效信号，TM2控制器的ECAP端则会检测到该有效信号，则认为TM1发生停机故障，TM2控制器立即控制停机。从TM1检测出停机故障到TM2响应停机命令，只需要4ms时间，能显著提高TM2的故障反应时间，从而提升整车的安全性。
同理，当TM2控制器检测到致命故障停机时，TM2控制器的DO端输出有效信号，TM1控制器的ECAP端则会检测到该有效信号，则认为TM2发生停机故障，TM1控制器立即控制停机。
优选的，借助上述硬线结构，本发明还可以实现冗余控制。为此，电机控制器还用于在收到整车控制器的停机指令后执行停机，并通过相应的硬线转发所述停机指令给另一个电机控制器。有效避免某一电机控制器出现CAN断线或CAN故障后无法快速收到整车控制器的停机指令而无法停机的问题，提高系统冗余性。
另外，本发明的方法还包括：整车控制器在接收到电机控制器上传的电机继续运行故障的信息时，将信息发送给仪表仪盘用于报警。该故障的处理为现有技术，此处不再赘述，下面详细介绍两外两种故障的处理。
综上所述，实施本发明的轮边电机驱动的故障处理方法及系统，具有以下有益效果：本发明在发生限功率故障时，整车控制器通过转矩比例系数以及限功率故障时对应的转矩限制值重新分配两个轮边电机的转矩，使得两个轮边电机协调运行，从而使轮边电机系统不会因某一电机限功率后转矩下降而使整车跑偏，保证轮边左后轮和轮边右后轮协调驱动；而且针对停机故障，发生停机故障的电机控制器通过相应的硬线发送停机信号给另一个电机控制器以通知另一个电机控制器停机，从而快速实现两个轮机的同步输出中断，避免轮边电动汽车因某一电机停机而跑偏的风险，减少故障响应时间；进一步的，任意一个电机控制器收到整车控制器的停机指令后，可以通过硬线转发给另一个电机控制器，有效避免某一电机控制器出现CAN断线或CAN故障后无法快速收到整车控制器的停机指令而无法停机的问题，提高系统冗余性。
上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种轮边电机驱动的故障处理方法，其特征在于，包括：
S1、整车控制器实时计算得到两个轮边电机的转矩比例系数，并实时获取两个电机控制器实时上报的各自当前可输出的转矩最大值，其中，所述转矩最大值为电机限功率故障时对应的转矩限制值或者电机正常运行时的转矩标定值；
S2、整车控制器根据所述转矩比例系数和两个电机控制器的当前可输出的转矩最大值为两个轮边电机分配转矩以使两个轮边电机协调运行。
2.根据权利要求1所述的轮边电机驱动的故障处理方法，其特征在于，步骤S1包括：
S11、整车控制器获取实时的整车系统运行工况以及两个电机控制器实时上报的各自当前可输出的转矩最大值；
S12、根据整车系统运行工况实时计算两个轮边电机各自的转矩预设值；
S13、根据两个轮边电机各自的转矩预设值实时计算两个轮边电机之间的转矩比例系数。
3.根据权利要求2所述的轮边电机驱动的故障处理方法，其特征在于，步骤S2包括：
S21、选取一个轮边电机作为当前电机；
S22、取当前电机的转矩预设值和转矩最大值中的最小值作为当前电机的转矩设定值，根据转矩比例系数以及当前电机的转矩设定值计算另一个轮边电机的转矩设定值；
S23、判断另一个轮边电机的转矩设定值是否在其转矩最大值以内，如果是，则将两个轮边电机的转矩设定值下发给两个电机控制器；否则，将另一个轮边电机设为当前电机再次执行步骤S22。
4.根据权利要求1所述的轮边电机驱动的故障处理方法，其特征在于，两个电机控制器之间通过第一硬线和第二硬线连接，一个电机控制器通过第一硬线发送信号以及通过第二硬线获取信号，另一个电机控制器通过第一硬线获取信号以及通过第二硬线发送信号；
所述方法还包括：在发生停机故障时，发生停机故障的电机控制器通过相应的硬线发送停机信号给另一个电机控制器以通知另一个电机控制器停机。
5.根据权利要求4所述的轮边电机驱动的故障处理方法，其特征在于，所述方法还包括：当某个电机控制器收到整车控制器的停机指令后，该某个电机控制器执行停机，并通过相应的硬线转发所述停机指令给另一个电机控制器。
6.一种轮边电机驱动的故障处理系统，其特征在于，包括整车控制器、与整车控制器通过CAN网络通讯的两个电机控制器、与两个电机控制器连接的两个轮边电机，所述整车控制器包括：
参数获取单元，用于实时计算得到两个轮边电机的转矩比例系数，并实时获取两个电机控制器实时上报的各自当前可输出的转矩最大值，其中，所述转矩最大值为电机限功率故障时对应的转矩限制值或者电机正常运行时的转矩标定值；
转矩分配单元，用于根据所述转矩比例系数和两个电机控制器的当前可输出的转矩最大值为两个轮边电机分配转矩以使两个轮边电机协调运行。
7.根据权利要求6所述的轮边电机驱动的故障处理系统，其特征在于，所述参数获取单元包括：
反馈信息采集子单元，用于获取实时的整车系统运行工况以及两个电机控制器实时上报的各自当前可输出的转矩最大值；
转矩预设值计算子单元，用于根据整车系统运行工况实时计算两个轮边电机各自的转矩预设值；
转矩比例系数计算子单元，用于根据两个轮边电机各自的转矩预设值实时计算两个轮边电机之间的转矩比例系数。
8.根据权利要求7所述的轮边电机驱动的故障处理系统，其特征在于，所述转矩分配单元为两个轮边电机分配转矩包括：选取一个轮边电机作为当前电机，执行以下转矩分配算法：取当前电机的转矩预设值和转矩最大值中的最小值作为当前电机的转矩设定值，根据转矩比例系数以及当前电机的转矩设定值计算另一个轮边电机的转矩设定值，判断另一个轮边电机的转矩设定值是否在其转矩最大值以内，如果是，则将两个轮边电机的转矩设定值下发给两个电机控制器；否则，将另一个轮边电机设为当前电机再次执行所述转矩分配算法。
9.根据权利要求6所述的轮边电机驱动的故障处理系统，其特征在于，两个电机控制器之间通过第一硬线和第二硬线连接，一个电机控制器通过第一硬线发送信号以及通过第二硬线获取信号，另一个电机控制器通过第一硬线获取信号以及通过第二硬线发送信号；
所述电机控制器用于在发生停机故障时通过相应的硬线发送停机信号给另一个电机控制器以通知另一个电机控制器停机。
10.根据权利要求9所述的轮边电机驱动的故障处理系统，其特征在于，所述电机控制器还用于在收到整车控制器的停机指令后执行停机，并通过相应的硬线转发所述停机指令给另一个电机控制器。
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