CN111439251B - 一种汽车双电机混动故障控制方法及其系统及汽车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车双电机混动故障控制方法，所述方法应用于汽车双电机混动故障控制系统，所述方法包括：接收故障信号；根据所述故障信号判断是否为第二电机发生故障；若判断结果为所述第二电机发生故障，则控制所述第一电机发电；判断所述第二电机的故障类型，所述故障类型用于指示所述第二电机发生故障后对扭矩控制功能的影响；若故障类型为第一故障类型，则控制整车不限速行驶；若故障类型为第二故障类型，则控制整车限速行驶；若故障类型为第三故障类型，则执行：断开所述偶数轴离合器，禁用偶数轴档位，并控制整车使用奇数档位行驶。本发明解决了单电机混动方案中电机出现故障后导致整车电力供应瘫痪，整车不能继续安全行驶的问题。

Description

一种汽车双电机混动故障控制方法及其系统及汽车

技术领域

本发明涉及混动控制技术领域，尤其涉及汽车双电机混动故障控制方法及其系统及汽车。

背景技术

能源和环保是全球性的重大问题，汽车作为能源消耗大户，其低碳化发展已受到人们的广泛关注。现今兴起整车电源系统为48V系统，48V系统主要应用于轻度混合动力车辆，目前，48V系统已经在部分乘用车上批量应用，平均能够节油8-10％，克服了低压系统功率小电流过大的问题，能够实现汽车启停、动力辅助、刹车能量回收、扩展启停等功能，使发动机始终运行在最佳工况之间，消除了发动机在怠速工作时的油耗、排放与噪声，消除了发动机突然加速、刹车工况下产生的油耗。

48V轻混系统根据拓扑结构不同，48V轻混系统可分为P0混动模式,P2混动模式,P3混动模式,P4混动模式和P2.5混动模式等，“P0”指的是电机置于变速箱之前，由皮带驱动BSG(Belt Starter Generator，带传动启停装置)电机；“P1”指的是:电机置于变速箱之前，安装在发动机曲轴上，取代了传统的飞轮；“P2”指的是电机的位置是位于发动机之后、变速箱之前；“P2.5”指的是电机并不是直接与双离合的变速箱输入轴连接，而是连在分管2、4、6、R挡的输入轴；“P3”指的是:电机置于变速箱的输出端，与发动机共用同一根输出轴；“P4”指的是:电机置于变速箱的输出端，与发动机的输出轴分离。在单电机混动方案中，单电机是整车唯一的发电来源，如图1所示为P0单电机混动方式动力结构示意图，图2所示为P0单电机混动方式电气原理图，图2为图1对应的48V电气原理图示。从图1可知，在48V P0单电机轻混系统中，P0电机通过皮带与发动机动力耦合，取代传统车上12V发电机。从图2可知，48VP0电气网络上总共包含3个节点：电池，DCDC,P0电机。48V P0电机可用于加速助力和制动能量回收，加速助力时消耗48V电池电能，为整车提供驱动扭矩；能量回收时提供负扭矩用来发电，存储电能到48V电池。DCDC的主要功能是将48V直流电转换成12V直流电，为整车12V电气负载供电或存储到12V蓄电池中。当P0电机发生故障时，由于整车失去了唯一的发电来源，12V电气负载和所有ECU的供电均无法保障，为避免发生不可控风险，整车被迫停止运行，就地瘫痪。

发明内容

本发明的目的在于提供一种汽车双电机混动故障控制方法及其系统及汽车，解决现有单电机混动方案中电机出现故障后导致整车电力供应瘫痪，整车不能继续安全行驶的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种汽车双电机混动故障控制方法，所述方法应用于汽车双电机混动故障控制系统，所述汽车双电机混动故障控制系统包括：整车控制器、第一电机和沿动力传递方向连接的发动机、偶数轴离合器、第二电机、偶数挡位，所述方法由整车控制器执行，所述方法包括：接收故障信号；根据所述故障信号判断是否为第二电机发生故障；若判断结果为所述第二电机发生故障，则控制所述第一电机发电；判断所述第二电机的故障类型，所述故障类型用于指示所述第二电机发生故障后对扭矩控制功能的影响；若故障类型为第一故障类型，则控制整车不限速行驶；若故障类型为第二故障类型，则控制整车限速行驶；若故障类型为第三故障类型，则执行：断开所述偶数轴离合器，禁用偶数轴档位，并控制整车使用奇数档位行驶。

进一步地，所述第一故障类型为第二电机发生故障后不影响扭矩控制功能；所述第二故障类型为第二电机发生故障后影响扭矩控制功能，但所述第二电机具备open模式的控制功能；所述第三故障类型为第二电机发生故障后进入主动短路模式。

进一步地，控制整车限速行驶的步骤中，包括：确定所述第二电机能维持在open模式的临界转速；控制整车速度不超过所述临界转速。

进一步地，在若故障类型为第三故障类型，则执行：断开所述偶数轴离合器，禁用偶数轴档位，并控制整车使用奇数档位行驶的步骤中，包括：若使用偶数轴挡位R，则根据所述第二电机在主动短路模式下的发热曲线控制倒车车速和倒车时间。

进一步地，根据所述故障信号判断是否为第二电机发生故障的步骤之后，进一步包括：当判断结果为第二电机未发生故障时，判断所述第一电机是否发生故障，如果是则控制所述第一电机进入安全模式，所述安全模式为控制所述第一电机切断与整车其它部分的动力传递和电路连接。

进一步地，所述第一电机为励磁同步电机，所述第一电机包括转子励磁电路，所述安全控制模式为断开所述转子励磁电路。

进一步地，在所述主动短路的模式下，所述第二电机的与整车其它部分的电路连接断开。

本发明实施例还公开了一种汽车双电机混动故障控制系统，包括整车控制器、第一电机和沿动力传递方向连接的发动机、偶数轴离合器、第二电机、偶数挡位，所述整车控制器包括接收模块、第一判断模块、第一控制模块、第二判断模块和第二控制模块，所述接收模块用于接收故障信号；所述第一判断模块用于根据所述故障信号判断是否为所述第二电机发生故障；所述第一控制模块用于若判断结果为所述第二电机发生故障，则控制所述第一电机发电；所述第二判断模块用于判断所述第二电机的故障类型，所述故障类型用于表示所述第二电机发生故障后对扭矩控制功能的影响；所述第二控制模块用于若故障类型为第一故障类型，则控制整车不限速行驶；若故障类型为第二故障类型，则控制整车限速行驶；若故障类型为第三故障类型，则执行断开所述偶数轴离合器，禁用偶数轴档位，并控制整车使用奇数档位行驶。

进一步地，所述整车控制器还包括第三控制模块，所述第三控制模块用于当判断结果为第二电机未发生故障时，判断所述第一电机是否发生故障，如果是则控制所述第一电机进入安全模式，所述安全模式为控制所述第一电机切断与整车其它部分的动力传递和电路连接。

本发明实施例还公开了一种汽车，所述汽车配置如上所述的汽车双电机混动故障控制系统。

实施本发明，具有如下有益效果：

本发明通过设置第一电机和第二电机双电机，其中，发动机、偶数轴离合器、第二电机、偶数挡位沿动力传递方向连接，不同电机发生故障时，启用不同的控制策略，并且当所述第二电机发生故障时，根据故障类型对所述第二电机采取不同的控制策略，使得整车在保证电力供应的情况下，能继续安全行驶。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是现有技术中P0单电机混动方式动力结构示意图。

图2是现有技术中P0单电机混动方式电气原理图。

图3是本发明实施例提供的汽车双电机混动故障控制方法流程示意图。

图4是本发明实施例提供的P0电机和P2.5电机双电机混动方式动力结构示意图。

图5是本发明实施例提供的P0电机和P2.5电机双电机混动方式电气原理图。

图6是本发明实施例提供的控制整车限速行驶流程示意图。

图7是本发明实施例提供的整车控制器结构示意图。

其中，图中附图标记对应为：1-发动机，2-P0电机，3-皮带，4-曲轴，5-第一离合器，6-偶数输入轴，7-偶数档位，8-第二离合器，9-奇数输入轴，10-奇数档位，11-变速箱输出轴，12-传动系统，13-半轴，14-车轮，15-齿轮，16-P2.5电机，17-12V电池，18-DC/DC，19-48V电池，20-48V P0电机，21-地线，22-48V P2.5电机，800-整车控制器，810-接收模块，820-第一判断模块，830-第一控制模块，840-第二判断模块，850-第二控制模块。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

下面的描述中，为描述得清楚和简明，并没有对图中所示的所有多个部件进行描述，附图中示出了多个部件为本领域普通技术人员提供本发明的完全能够实现的公开内容。对于本领域技术人员来说，许多部件的操作都是熟悉而且明显的。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量，由此限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征，在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本实施例提供的一种汽车双电机混动故障控制方法，应用于汽车双电机混动故障控制系统，所述汽车双电机混动故障控制系统包括：整车控制器、第一电机和沿动力传递方向依次连接的发动机、第一电机、偶数轴离合器、第一齿轮对、第二电机、偶数输入轴、偶数挡位、变速箱输出轴，其中，所述第二电机为P2.5电机，所述第一电机可以是P0电机、P1电机、P2电机、P3电机、或P4电机中的任意一种或几种。

所述方法由整车控制器执行，如图3所示，所述方法包括以下步骤。

步骤S300:接收故障信号。

在此步骤中，若所述第一电机发生故障，所述第一电机会将故障信号传递给整车控制器；若所述第二电机发生故障，所述第二电机会将故障信号传递给整车控制器。整车控制器接收故障信号。

步骤S400:根据所述故障信号判断是否为第二电机发生故障。

步骤S500:若判断结果为所述第二电机发生故障，则控制所述第一电机发电。

在此步骤中，所述整车控制器控制所述第一电机发电，维持负载供电，保障整车所需的电力供应。

步骤S600:判断所述第二电机的故障类型，所述故障类型用于指示所述第二电机发生故障后对扭矩控制功能的影响；

步骤S700:若故障类型为第一故障类型，则控制整车不限速行驶；若故障类型为第二故障类型，则控制整车限速行驶；若故障类型为第三故障类型，则执行：断开所述偶数轴离合器，禁用偶数轴档位，并控制整车使用奇数档位行驶。

本发明通过设置第一电机和第二电机，其中，发动机、偶数轴离合器、第二电机、偶数挡位沿动力传递方向连接，不同电机发生故障时，启用不同的控制策略，并且当所述第二电机发生故障时，则控制所述第一电机发电，根据故障类型对所述第二电机采取不同的控制策略，使得整车在保证电力供应的情况下，方便整车可以继续行驶到安全便于维修的地方，增强了汽车双电机混动故障控制系统的鲁棒性、安全性和可靠性。

在本发明一实施例中，所述第一故障类型为第二电机发生故障后不影响扭矩控制功能，此种情况下，所述第二电机由于外界条件发生故障，导致所述第二电机不能响应所述整车控制器的功能请求，比如所述第二电机发生通讯故障：所述第二电机没有收到控制信号、所述第二电机的连接线断路或者受到电磁干扰的影响等，所述第二电机由于外界条件发生故障还包括以下情形，比如所述第二电机的工作电压不满足，或者是安全验证信息没有通过等，本发明对此不做限定。

在本发明一实施例中，所述第二故障类型为第二电机发生故障后影响扭矩控制功能，但所述第二电机具备open模式的控制功能；所述open模式是指电机控制器功率电路Mos管全部断开的状态，所述第二电机需要满足电压传感器正常工作，具备自测电压的功能等条件，所述第二电机才能保证具备open模式的控制功能。

在本发明一实施例中，所述第三故障类型为所述第二电机发生故障后进入主动短路模式。当故障类型为所述第三故障类型时，所述第二电机发生严重故障或者不可预知后果的故障，进入主动短路模式，电机转子转动会产生大量的热，有对电机造成进一步不可逆损坏的风险。因此，此时所述整车控制器根据整车电气负载情况控制所述第一电机发电，控制断开变速箱偶数轴离合器，禁用偶数轴档位(2，4，6，R)，防止电机因被拖拽转动发热，并控制整车使用奇数档位(1，3，5，7)继续跛行前进。

在本发明一实施例中，当所述第一电机为P0电机，所述第二电机为P2.5电机时，所述P0电机和P2.5电机双电机混动方式动力结构示意图如图4所示，所述P0电机和P2.5电机双电机混动方式电气原理图如图5所示，本实施例以双离合变速箱为例，在实际的双电机混动系统中，变速箱也可以采用其它类型。P0电机2通过皮带3与发动机1的曲轴4动力连接。第一离合器5、偶数输入轴6、偶数档位7、第二离合器8、奇数输入轴9、奇数档位10与变速箱输出轴11是双离合变速箱的组成部分，如图4所示，P0电机可提供助力，通过变速箱和传动系统12、半轴13最终达到车轮14；P0电机也可以回收来自发动机1或轮端14的能量用于发电。P2.5电机通过齿轮15与7DCT变速箱偶数输入轴齿轮动力耦合，P2.5电机可提供助力，通过变速箱偶数档位7、半轴13最终达到车轮14；P2.5电机也可以回收来自发动机1或轮端14的能量用于发电。由此，P0电机和P2.5电机均可用于加速助力和制动能量回收，助力时消耗48V电池电能，为整车提供驱动扭矩；能量回收时提供负扭矩用来发电，存储电能到48V电池。由于P2.5系统搭载了双电机，因此无论是助力性能还是能量回收能力都比P0系统大大提升。

如图5所示，48V P0电机20与DC/DC 18并联在48V电池19两侧；同时，12V电池17通过DC/DC 18与48V电池19连接；48V系统与12V电气系统共地连接到接地线5。在该系统方案中，12V电池17为车上12V电气负载供电；当所述48V P0电机20处于电机模式时，由48V电池19为其供电，此时可以为整车提供加速助力；当所述48V P0电机20处于发电机模式时，可以回收整车的动能，以电能的形式存储到48V电池19中。DC/DC 18的作用是将12V系统电压与48V系统电压进行转换。该双电机混动系统包含两个电机，避免了一个电机发生故障时整车供电均无法保障的问题，当一台电机发生故障时，汽车双电机混动故障控制系统控制其进入安全模式，在动力上不对整车产生影响，在电路上与48V电网隔离，同时根据整车电力负载情况，控制另一台正常的电机发电，维持12V负载供电，保障整车所有ECU所需的电力供应。

在本发明一实施例中，控制整车限速行驶的步骤中，如图6所示，包括以下步骤：

步骤S710:确定所述第二电机能维持在open模式的临界转速；

在此步骤中，由于所述第二电机可被拖曳转动，故确定所述临界转速为所述第二电机能维持在open模式的最大转速。

步骤S720:控制整车速度不超过所述临界转速。

在此步骤中，整车控制器传动比控制整车速度不超过所述临界转速。

在本发明一实施例中，在若故障类型为第三故障类型，则执行：断开所述偶数轴离合器，禁用偶数轴档位，并控制整车使用奇数档位行驶的步骤中，包括：若使用偶数轴挡位R，则根据所述第二电机在主动短路模式下的发热曲线控制倒车车速和倒车时间。

在此步骤中，需要重新连接偶数轴离合器以使用偶数轴挡位R，由于所述第二电机可被拖曳转动发热，故根据所述第二电机在主动短路模式下的发热曲线控制倒车车速和倒车时间，以避免对所述第二电机造成进一步不可逆损坏的风险。

在本发明一实施例中，根据所述故障信号判断是否为第二电机发生故障的步骤之后，进一步包括：当判断结果为第二电机未发生故障时，判断所述第一电机是否发生故障，如果是则控制所述第一电机进入安全模式，所述安全模式为控制所述第一电机切断与整车其它部分的动力传递和电路连接。

在本发明一实施例中，所述第一电机为励磁同步电机，所述第一电机包括转子励磁电路，所述安全控制模式为断开所述转子励磁电路。所述第一电机的类型是励磁同步电机，其转子磁场的需要通过电流励磁来建立，断开转子线圈励磁电路，则转子磁性消失，所述第一电机进入安全模式。

在本发明一实施例中，在所述主动短路的模式下，所述第二电机的与整车其它部分的电路连接断开。所述第二电机的类型是永磁同步电机，其转子是永磁体，无法控制磁场产生和消失。当所述第二电机发生故障时，无法再响应整车功能请求，所述第二电机会进入主动短路模式，自我保护。对于P2.5电机，由于转子磁性不可消退，因此三相主动短路模式，使得所述第二电机在电路上和48V电网隔离，互不干扰。

本发明实施例还公开了一种汽车双电机混动故障控制系统，包括整车控制器、第一电机和沿动力传递方向连接的发动机、偶数轴离合器、第二电机、偶数挡位，如图7所示，所述整车控制器800包括接收模块810、第一判断模块820、第一控制模块830、第二判断模块840和第二控制模块850，所述接收模块810用于接收故障信号；所述第一判断模块820用于根据所述故障信号判断是否为所述第二电机发生故障；所述第一控制模块830用于若判断结果为所述第二电机发生故障，则控制所述第一电机发电；所述第二判断模块840用于判断所述第二电机的故障类型，所述故障类型用于表示所述第二电机发生故障后对扭矩控制功能的影响；所述第二控制模块850用于若故障类型为第一故障类型，则控制整车不限速行驶；若故障类型为第二故障类型，则控制整车限速行驶；若故障类型为第三故障类型，则执行断开所述偶数轴离合器，禁用偶数轴档位，并控制整车使用奇数档位行驶。

在本发明一实施例中，所述整车控制器还包括第三控制模块，所述第三控制模块用于当判断结果为第二电机未发生故障时，判断所述第一电机是否发生故障，如果是则控制所述第一电机进入安全模式，所述安全模式为控制所述第一电机切断与整车其它部分的动力传递和电路连接。

本发明实施例还公开了一种汽车，所述汽车配置如上所述的汽车双电机混动故障控制系统。所述的汽车双电机混动故障控制系统包含两个电机，当其中一个电机发生故障时，通过合理的故障控制策略，使整车可以继续行驶到安全便于维修的地方，增强了汽车双电机混动故障控制系统的鲁棒性、安全性和可靠性。

以上所揭露的仅为本发明的几个较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种汽车双电机混动故障控制方法，所述方法应用于汽车双电机混动故障控制系统，其特征在于，所述汽车双电机混动故障控制系统包括：整车控制器、第一电机和沿动力传递方向连接的发动机、偶数轴离合器、第二电机、偶数挡位，

所述方法由整车控制器执行，所述方法包括：

接收故障信号；

根据所述故障信号判断是否为第二电机发生故障；

若判断结果为所述第二电机发生故障，则控制所述第一电机发电；

判断所述第二电机的故障类型，所述故障类型用于指示所述第二电机发生故障后对扭矩控制功能的影响；

若故障类型为第一故障类型，则控制整车不限速行驶；若故障类型为第二故障类型，则控制整车限速行驶；若故障类型为第三故障类型，则执行：断开所述偶数轴离合器，禁用偶数挡位，并控制整车使用奇数挡位行驶。

2.根据权利要求1所述的一种汽车双电机混动故障控制方法，其特征在于，所述第一故障类型为第二电机发生故障后不影响扭矩控制功能；所述第二故障类型为第二电机发生故障后影响扭矩控制功能，但所述第二电机具备open模式的控制功能；所述第三故障类型为第二电机发生故障后进入主动短路模式；

所述open模式是指电机控制器功率电路Mos管全部断开的状态，所述第二电机需要满足电压传感器正常工作，具备自测电压功能的条件，所述第二电机才能保证具备open模式的控制功能。

3.根据权利要求2所述的一种汽车双电机混动故障控制方法，其特征在于，在控制整车限速行驶的步骤中，包括：

确定所述第二电机能维持在open模式的临界转速；

控制整车速度不超过所述临界转速。

4.根据权利要求1所述一种汽车双电机混动故障控制方法，其特征在于，在若故障类型为第三故障类型，则执行：断开所述偶数轴离合器，禁用偶数挡位，并控制整车使用奇数挡位行驶的步骤中，包括：

若使用偶数挡位R，则根据所述第二电机在主动短路模式下的发热曲线控制倒车车速和倒车时间。

5.根据权利要求1所述一种汽车双电机混动故障控制方法，其特征在于，根据所述故障信号判断是否为第二电机发生故障的步骤之后，进一步包括：

当判断结果为第二电机未发生故障时，判断所述第一电机是否发生故障，如果是则控制所述第一电机进入安全模式，所述安全模式为控制所述第一电机切断与整车的动力传递和电路连接。

6.根据权利要求5所述一种汽车双电机混动故障控制方法，其特征在于，所述第一电机为励磁同步电机，所述第一电机包括转子励磁电路，所述安全模式为断开所述转子励磁电路。

7.根据权利要求2所述的一种汽车双电机混动故障控制方法，其特征在于，在所述主动短路的模式下，所述第二电机与整车的电路连接断开。

8.一种汽车双电机混动故障控制系统，其特征在于，包括整车控制器、第一电机和沿动力传递方向连接的发动机、偶数轴离合器、第二电机、偶数挡位，

所述整车控制器包括接收模块、第一判断模块、第一控制模块、第二判断模块和第二控制模块，

所述接收模块用于接收故障信号；

所述第一判断模块用于根据所述故障信号判断是否为所述第二电机发生故障；

所述第一控制模块用于若判断结果为所述第二电机发生故障，则控制所述第一电机发电；

所述第二判断模块用于判断所述第二电机的故障类型，所述故障类型用于表示所述第二电机发生故障后对扭矩控制功能的影响；

所述第二控制模块用于若故障类型为第一故障类型，则控制整车不限速行驶；若故障类型为第二故障类型，则控制整车限速行驶；若故障类型为第三故障类型，则执行断开所述偶数轴离合器，禁用偶数挡位，并控制整车使用奇数挡位行驶。

9.根据权利要求8所述的一种汽车双电机混动故障控制系统，其特征在于，所述整车控制器还包括第三控制模块，所述第三控制模块用于当判断结果为第二电机未发生故障时，判断所述第一电机是否发生故障，如果是则控制所述第一电机进入安全模式，所述安全模式为控制所述第一电机切断与整车其它部分的动力传递和电路连接。

10.一种汽车，其特征在于，所述汽车配置如权利要求8或9所述的汽车双电机混动故障控制系统。

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