CN108312894A - 一种分布式驱动城市客车多电机故障控制方法 - Google Patents

一种分布式驱动城市客车多电机故障控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种分布式驱动城市客车多电机故障控制方法，包括：当车辆驱动电机和电机控制器故障时，判断是否为严重故障；若为严重故障，则停止相应电机的动力输出；若为非严重故障，则限制相应电机的功率输出。本发明通过对电机故障进行分级处理，只对故障电机进行动力输出处理，有效避免了驱动电机一旦发生故障直接进行停车处理的不合理现象。

Description

一种分布式驱动城市客车多电机故障控制方法
技术领域
本发明涉及一种分布式驱动城市客车多电机故障控制方法，属于汽车失效控制技术领域。
背景技术
2014年《国务院办公厅关于加快新能源汽车推广应用的指导意见》提出，以纯电驱动为新能源汽车发展的主要战略取向，因此各大厂商纷纷加大对纯电驱动车辆的研发。目前市场上纯电动汽车动力系统多为单电机直驱系统，此动力系统控制简单，容易实现。分布式驱动系统由于具有响应快速、驱动传动链短、结构紧凑、布置灵活等优点，已成为电动车领域的一个重要发展方向，包括轮边驱动和轮毂驱动两种方式。
目前市场上纯电动车辆多为单电机直驱系统，当电机出现故障时，整车会根据电机的故障情况关闭驱动电机，直接停车处理，控制策略极不合理。
发明内容
本发明的目的是提供一种分布式驱动城市客车多电机故障控制方法，用于解决在车辆行驶过程中当在一个或多个驱动电机发生失效时直接停车处理，控制策略不合理这一技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种分布式驱动城市客车多电机故障控制方法，包括以下方案：
方案一：包括以下步骤：
当车辆驱动电机和电机控制器故障时，判断是否为严重故障；
若为严重故障，则停止相应电机的动力输出；若为非严重故障，则限制相应电机的功率输出。
方案二：在方案一的基础上，所述非严重故障包括：电机过载，变频器过载和电机温度传感器掉线。
方案三、四：分别在方案一、二的基础上，所述严重故障分为一级故障和二级故障，所述一级故障包括：电机控制器驱动欠压故障、编码器异常故障和输出缺相；所述二级故障包括：驱动器过热、母线欠压和母线过压。
方案五、六：分别在方案三、四的基础上，若车辆驱动电机和电机控制器为一级故障，还包括限制相应电机的转速。
方案七、八：分别在方案五、六的基础上，若同轴的两电机的故障情况不一致，则对两电机均按照更高级故障的对应处理方式进行处理；一级故障级别高于二级故障，二级故障级别高于非严重故障。
方案九、十：分别在方案七、八的基础上，故障处理后，判断整车是否有动力输出；若有动力输出，判定电机保护是否开启；若电机保护开启，对整车进行限速。
方案十一、十二：分别在方案九、十的基础上，若无动力输出，则判定跛行模式是否开启；若跛行模式开启，释放其他无故障电机和非严重故障的动力。
本发明的有益效果是：
通过对电机故障进行分级处理，只对故障电机进行动力输出处理，未出现故障的电机同样可以输出一定扭矩，为整车提供动力，避免了驱动电机一旦发生故障直接进行停车处理的不合理现象。
进一步的，若同轴的两电机的故障情况不一致，对两电机均按照更高级故障的对应处理方式进行处理，在保证车辆行驶时的稳定性，同时减少各个电机故障时的故障组合数。
进一步的，故障处理后，若整车仍有动力输出，通过限制电机工作转速，防止电机进一步受损。
进一步的，故障处理后，若整车无动力输出但有跛行功能需求时，则释放其他无故障电机和非严重故障电机的动力，允许车辆靠边停车或回厂维修。
附图说明
图1是车辆行驶状态示意图；
图2是分布式驱动城市客车多电机故障控制方法的逻辑图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施例对本发明进行详细说明。
如图1所示，该分布式车辆有两个驱动轴，对应四个驱动电机单独驱动两个驱动轴上的四个车轮进行行驶。其中，1号驱动电机的驱动扭矩为Tfr，2号驱动电机的驱动扭矩为Tfl，3号驱动电机的驱动扭矩为Trr，4号驱动电机的驱动扭矩为Trl。
图2给出了分布式驱动城市客车多电机故障控制方法的逻辑图，具体包括：
第一步，整车对电机及电机控制器进行故障检测，根据检测结果判定是否为严重故障。
第二步，若为严重故障，则停止相应电机的动力输出；若为非严重故障，则限制相应电机的功率输出。
首先，对单个电机及控制器的故障，按照其严重程度划分为严重故障和非严重故障。其中，严重故障又可以分为一级故障和二级故障。一级故障表示故障最严重，处理时优先级最高，二级故障的处理优先级次之，非严重故障表示故障程度最低，处理优先级也最低。对于出现一级故障的单个电机及控制器，动力处理方式为停止电机动力输出；但当某些电机出现故障时，车辆在其他电机驱动下，也会带动此电机旋转，此时为了防止故障电机进一步损坏，还对该故障电机的工作转速进行限制；一级故障包括：电机控制器驱动欠压故障、编码器异常故障和输出缺相等故障。对于出现二级故障的单个电机及控制器，动力处理方式为停止电机动力输出，二级故障主要包括：驱动器过热，母线欠压和母线过压等故障。对于出现非严重故障的单个电机及控制器，动力处理方式为降低电机功率输出，非严重故障主要包括：电机过载，变频器过载和电机温度传感器掉线等。
为了保证车辆行驶时的稳定性，同时减少各个电机故障时的故障组合数，若同轴的两电机的故障情况不一致，则对两电机均按照更高级故障的对应处理方式进行处理。其中，一级故障级别高于二级故障，二级故障级别高于非严重故障。例如：车辆在行驶过程中，如只有1号电机出现非严重故障，需要做降功率处理时，整车会同时对同轴的2号电机做同样降功率处理，防止两侧电机输出扭矩不一致，保持车辆运行的稳定性；如只有1号电机出现二级严重故障，需要电机停止输出扭矩，则对2号电机做同样的停止输出扭矩处理；如1号电机出现二级严重故障，2号电机同时出现非严重故障，整车对1、2号电机执行停止输出扭矩；如1、2号电机同时出现二级严重故障，整车对1、2号电机执行停止动力输出；如1号电机出现一级严重故障，同时对1号电机的工作转速有限制要求时，如电机转速过高，产生过大反电动势对电机造成损害时，整车对1、2号电机停止动力输出，同样对车辆的行驶车速做限制，如限制车速约为20km/h，以限制电机的转速防止电机进一步损坏。
对于后轴3、4号同轴电机故障的处理方案与上述前轴1、2号同轴电机故障的处理方案相同。
当然，对于同轴的两个车轮仅有一个电机驱动的车辆，则直接按照本轴电机及控制器的故障等级进行处理。
故障处理后，根据各电机扭矩输出情况，判断整车是否有动力输出，此时分为两种情况：
情况一：若部分电机出现一级故障，导致经过动力处理策略进行控制后整车的所有电机均无动力输出，此时检测驾驶员是否有跛行功能的需求，即判断是否按下双闪按钮，如果司机按下双闪按钮，整车进入跛行模式，释放车辆低级故障和非严重故障电机的动力，最终车辆可以按照一定的速度进行缓速行驶，使车辆低速靠边行驶或是回厂维修。
其中，电机故障处理后判定是否有动力输出是根据是否同轴的两个电机中的高等级故障为严重故障且每个轴上均有严重故障进行判定，如1、3号电机均为严重故障，2号电机非严重故障，4号电机没有故障时，就会断定此时电机无动力输出，此时4个电机均不输出动力。
跛行模式是针对同轴的两电机均按照更高级故障的对应处理方式进行处理后，司机驾驶车辆行驶，发现车辆无法行走(根据上述判定动力输出部分得出各个电机无动力输出)，但此时其他电机由于故障等级较低或是没有出现故障，能提供一定的动力，此时，司机就可以按下双闪信号，进入跛行模式，释放其他电机的动力。
例如，当1、3号电机同时出现一级严重故障，2号电机出现非严重故障时，4号电机没有故障，此时2号和4号电机均会按照1、3号电机的一级严重故障进行处理，车辆会对四个电机执行停止动力输出，整车无动力输出，车辆无法行驶。此时按下双闪按钮，车辆进入跛行模式，整车对2、4号电机的处理就会变成2号电机(非严重故障)限功率输出，4号电机(无故障)正常输出动力，保证车辆在不损害各个电机的情况下，提供足够的动力使车辆行驶。在跛行模式下，车辆可以按照一定车速如约7km/h的车速进行路边停靠或是跛行回厂维修。当然，若双闪按钮未按下，则判定车辆不进入跛行模式。
情况二：若经过动力处理策略进行控制后的车辆可以输出动力，此时检测是否有电机部件安全及保护需求，即判断电机保护是否开启，若电机保护未开启，则无需对车辆做限速处理；若电机保护开启，则对整车进行限速。
例如，当1号电机出现一级严重故障，3号电机出现非严重故障时，车辆会对1、2号电机进行停止动力输出处理，对3、4号电机做限功率输出处理，此时整车有动力输出。若检测到1号电机需要限速保护，则对整车进行限速处理，如限速为20km/h，满足基本行驶。
上述多电机故障控制方法也可扩展至三个驱动轴或者更多的驱动轴，任意同轴的两个电机的控制方法与上述1、2号电机的驱动方法相同。另外，由于对电机进行限速处理的方法属于现有技术，此处不再赘述。

Claims (7)

1.一种分布式驱动城市客车多电机故障控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
当车辆驱动电机和电机控制器故障时，判断是否为严重故障；
若为严重故障，则停止相应电机的动力输出；若为非严重故障，则限制相应电机的功率输出。
2.根据权利要求1所述的分布式驱动城市客车多电机故障控制方法，其特征在于，所述非严重故障包括：电机过载，变频器过载和电机温度传感器掉线。
3.根据权利要求1或2所述的分布式驱动城市客车多电机故障控制方法，其特征在于，所述严重故障分为一级故障和二级故障，所述一级故障包括：电机控制器驱动欠压故障、编码器异常故障和输出缺相；所述二级故障包括：驱动器过热、母线欠压和母线过压。
4.根据权利要求3所述的分布式驱动城市客车多电机故障控制方法，其特征在于，若车辆驱动电机和电机控制器为一级故障，还包括限制相应电机的转速。
5.根据权利要求4所述的分布式驱动城市客车多电机故障控制方法，其特征在于，若同轴的两电机的故障情况不一致，则对两电机均按照更高级故障的对应处理方式进行处理；一级故障级别高于二级故障，二级故障级别高于非严重故障。
6.根据权利要求5所述的分布式驱动城市客车多电机故障控制方法，其特征在于，故障处理后，判断整车是否有动力输出；若有动力输出，判定电机保护是否开启；若电机保护开启，对整车进行限速。
7.根据权利要求6所述的分布式驱动城市客车多电机故障控制方法，其特征在于，若无动力输出，则判定跛行模式是否开启；若跛行模式开启，释放其他无故障和非严重故障电机的动力。
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