CN112373293A - 一种轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法，判断每个轮毂电机是否失效；调整失效轮毂电机的转矩T，失效轮毂电机的转矩0＜T＜该失效轮毂电机实际输出转矩；根据车辆动力性能需求和整车稳定性调整每个正常轮毂电机的转矩。本发明利用驱动失效因子控制失效轮毂电机转矩，在维持整车稳定性的前提下，结合驾驶员意图，控制其他轮毂电机转矩保证车辆动力性，在最大程度上发挥分布式驱动轮毂电机车辆独立可控的优势，有效解决了失效故障下四轮毂电机驱动车辆动力性不足的问题，提高了抢险救援工作的安全性以及工作效率。

Description

一种轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法

技术领域

本发明属于特种车辆技术领域，具体公开了一种轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法。

背景技术

目前在分布式驱动车辆故障控制中，应用较为广泛的控制方法是转矩平均分配，由于控制器降低 各轮毂电机转矩或直接转换驱动形式(由四驱变为两驱)来维持失效后的稳定性，在很大程度上减少 了车辆动力性，若处在应急、抢险或者越野等高风险工况时，车辆不能及时响应驾驶员意图尽快驶出 危险地带，可能发生严重事故，威胁驾驶员以及救援人员安全。针对这种现实情况。

中国发明专利CN108859766A的说明书中公开了一种四轮轮毂电机混合动力汽车故障协调控制方 法，轮毂电机驱动系统故障控制方案如下：1)当一个轮毂电机驱动系统出现硬件故障时,整车由四驱 改为两驱状态；2)当两个轮毂电机驱动系统出现硬件故障时,根据以下情况划分,a.若发生故障的轮毂 电机属于同轴电机,车辆进入两驱状态,b.若发生故障的轮毂电机位置关系为异轴同侧,车辆进入跛行, 将故障轮毂限制车速为第一车速阈值,c.若发生故障的轮毂电机位置关系为异轴异侧,车辆进入两轮 驱动模式,将故障轮毂电机设置为从动轮,由T1*a1＝T2*a2得出T1/T2＝a2/a1；其中a1、a2代表两驱动 电机距离重心的横向垂直距离,T1、T2分别表示车辆行驶两个驱动轮的驱动力矩,限制车速在第三车速 阈值以内；3)针对三个轮毂电机驱动系统失效故障的应急处理：车辆进入单轮驱动应急模式,并限制 驱动轮毂电机的输出功率,限制车速为第四车速阈值。

上述技术方案的缺陷在于：轮毂电机驱动系统发生故障后直接改变驱动形式，同一时间内对原有 动力响应性差，未能充分发挥车辆动力性，若处在应急、抢险或者越野等高风险工况时，车辆不能及 时响应驾驶员意图尽快驶出危险地带，可能发生严重事故，威胁驾驶员以及救援人员安全。

发明内容

为消除背景技术中所提到的技术问题，本发明提供一种轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法， 其利用驱动失效因子控制失效轮毂电机转矩，在维持稳定性的前提下，结合驾驶员意图，控制其他轮 毂电机转矩保证车辆动力性，在最大程度上发挥分布式驱动轮毂电机车辆独立可控的优势，有效解决 了失效故障下四轮毂电机驱动车辆动力性不足的问题，提高了抢险救援工作的安全性以及工作效率。

本发明公开了一种轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法，判断每个轮毂电机是否失效；调整失 效轮毂电机的转矩T，0＜T＜该失效轮毂电机实际输出转矩；根据车辆动力性能需求和整车稳定性调 整每个正常轮毂电机的转矩。

本发明的一种优选实施方案中，利用每个轮毂电机的驱动失效因子ζ判断每个轮毂电机是否失 效，0≤ζ≤1；当失效电机完全失效时，ζ＝0；部分失效时，0＜ζ＜1之间；驱动正常时，ζ＝1。

本发明的一种优选实施方案中，利用每个轮毂电机的驱动失效因子ζ计算每个失效轮毂电机的 转矩T＝ζ*T(i)_pre，T(i)_pre为整车控制器发送转矩信号值。

本发明的一种优选实施方案中，所述驱动失效因子ζ通过当前时刻电机控制器反馈转矩值以及前 时刻整车控制器发送转矩信号值确定。即驱动失效因子ζ通过当前时刻电机控制器反馈转矩值以及前 时刻整车控制器发送转矩信号值计算得到，它是包含了前时刻电机控制器反馈转矩值与前时刻整车控 制器发送转矩信号值比值的函数关系。

本发明的一种优选实施方案中，每个轮毂电机的驱动失效因子ζ＝T(i)/T(i)_tar，T(i)为当前时刻电 机控制器反馈转矩信号输出值，T(i)_tar为当前时刻整车控制器发送转矩信号值。

本发明的一种优选实施方案中，每个正常轮毂电机的转矩在控制下增加或保持恒定或减小。

本发明的一种优选实施方案中，各个正常的轮毂电机提升的转矩的计算方法如下：

步骤一，计算车辆的期望横摆力矩和纵向期望合力；

步骤二，基于车辆的期望横摆力矩和纵向期望合力求解各轮毂电机控制转矩。

本发明的一种优选实施方案中，用模型预测控制方法建立附加横摆力矩控制器计算期望横摆力矩。

本发明的一种优选实施方案中，结合驾驶员意图参数和车辆运动学模型，基于PI控制设计纵向 期望速度跟踪算法，计算纵向期望合力。

本发明的一种优选实施方案中，基于车辆的期望横摆力矩和纵向期望合力设计车辆下层转矩重构 优化分配器:引入驱动系统失效因子构建控制矩阵和约束条件，建立轮胎最小利用率为优化分配目标 函数，考虑道路附着、电机容量等约束条件，利用二次规划方法进行求解各轮毂电机控制转矩。

本发明的一种优选实施方案中，所述正常的轮毂电机独立控制。

本发明还公开了一种车辆，其使用了轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法。

本发明的有益效果是：本发明通过引入驱动失效因子来表征轮毂电机失效状态，在维持稳定性的 前提下，结合驾驶员意图，控制其他轮毂电机转矩保证车辆动力性，在最大程度上发挥分布式驱动轮 毂电机车辆独立可控的优势，有效解决了失效故障下四轮毂电机驱动车辆动力性不足的问题，提高了 抢险救援工作的安全性以及工作效率，从而使得驱动系统发生故障后能够保证汽车安全行驶的前提下 能够充分发挥动力性。

附图说明

图1为本发明一种轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法的流程图；

图2为本发明的上层车辆运动跟踪控制器设计原理图；

图3为本发明的下层转矩重构优化分配设计原理图。

具体实施方式

下面通过图1～图3以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案(包括优选 技术方案)做进一步的详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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作出创造性劳动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。

本发明公开了一种轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法，判断每个轮毂电机是否失效；调整失 效轮毂电机的转矩T，失效轮毂电机的转矩0＜T＜该失效轮毂电机实际输出转矩；根据车辆动力性能 需求和整车稳定性调整每个正常轮毂电机的转矩。

优选地，所述判断每个轮毂电机是否失效包括利用每个轮毂电机的驱动失效因子ζ判断每个轮 毂电机是否失效，0≤ζ≤1；当失效电机完全失效时，ζ＝0；部分失效时，0＜ζ＜1之间；驱动正常 时，ζ＝1。

优选地，利用每个轮毂电机的驱动失效因子ζ计算每个失效轮毂电机的转矩T＝ζ*T(i)_pre， T(i)_pre为整车控制器发送转矩信号值。

优选地，所述驱动失效因子ζ通过当前时刻电机控制器反馈转矩值以及前时刻整车控制器发送转 矩信号值确定。

优选地，每个轮毂电机的驱动失效因子ζ＝T(i)/T(i)_tar，T(i)为当前时刻电机控制器反馈转矩信号 输出值，T(i)_tar为当前时刻整车控制器发送转矩信号值。

优选地，每个正常轮毂电机的转矩在控制下增加或保持恒定或减小。

优选地，各个正常的轮毂电机提升的转矩的计算方法如下：

步骤一，计算车辆的期望横摆力矩和纵向期望合力；

步骤二，基于车辆的期望横摆力矩和纵向期望合力求解各轮毂电机控制转矩。

优选地，用模型预测控制方法建立附加横摆力矩控制器计算期望横摆力矩。

优选地，结合驾驶员意图参数和车辆运动学模型，基于PI控制设计纵向期望速度跟踪算法，计 算纵向期望合力。

优选地，基于车辆的期望横摆力矩和纵向期望合力设计车辆下层转矩重构优化分配器:引入驱动 系统失效因子构建控制矩阵和约束条件，建立轮胎最小利用率为优化分配目标函数，考虑道路附着、 电机容量等约束条件，利用二次规划方法进行求解各轮毂电机控制转矩。

优选地，所述正常的轮毂电机独立控制。

本发明还公开了一种车辆，其使用了轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法。

下面结合本发明的附图对本发明做出进一步的解释：

如图1示，本发明提供了轮毂电机车辆失效控制方法，包括以下步骤：

S1、提出驱动失效因子量化表征轮毂电机失效状态，失效因子依据轮毂电机输出转矩增益得到， 即通过计算电机实际输出转矩和期望转矩的比值得到，同时根据轮毂电机的失效状态确定整车驱动状 态；

S2、根据模型预测控制方法建立附加横摆力矩控制器，计算期望横摆力矩；结合驾驶员意图参数 和车辆运动学模型，基于PI控制设计了纵向期望速度跟踪算法，与本发明设计的基于模型预测的附加 横摆力矩控制器共同组成上层车辆运动跟踪控制器。

S3、结合上层车辆运动跟踪控制器控制总量(附加横摆力矩，纵向期望合力)，设计车辆下层转 矩重构优化分配器:引入驱动系统失效因子构建控制矩阵和约束条件，建立轮胎最小利用率为优化分 配目标函数，考虑道路附着、电机容量等约束条件，利用二次规划方法进行求解各轮毂电机控制转矩， 实现失效模式下的车辆维持稳定性以及动力性的控制。

表1

表1示出了结合失效因子，对于不同数量和位置的电机出现故障失效时各驱动轮的驱动状态。

S1:提出驱动失效因子量化表征轮毂电机失效状态，失效因子依据轮毂电机输出转矩增益得到， 即通过计算电机实际输出转矩和期望转矩的比值得到，同时根据轮毂电机的失效状态确定整车驱动状 态，具体为：

通过电机控制器反馈转矩信号和整车控制器发送转矩信号计算得到驱动失效因子。设计了转矩信 号增益检测算法，T(i)为当前时刻电机控制器反馈转矩信号输出值，T(i)_tar为当前时刻整车控制器发 送转矩信号值；ζ＝T(i)/T(i)_tar是电机实际输出转矩信号和期望转矩信号的比值，即电机驱动失效因子， 电机失效因子可以表示为：0≤ζ＝T(i)/T(i)_tar≤1。其取值范围为0-1，当失效电机完全失效时，其值为0， 部分失效时，其值范围0-1之间，驱动正常时，其值为1。

具体的，轮毂电机以下简称电机。

整车控制器实时采集车辆失效电机信息，通过电机控制器反馈转矩信号和整车控制器发送转矩信 号计算得到驱动失效因子，进而选择失效电机以及正常工作电机的驱动状态，本实施例全面考虑到车 辆失效电机的所有可能情况。主要的失效模式有：单电机失效模式、双电机耦合失效模式、多电机失 效模式。

单电机失效下驱动模式：车辆在行驶过程中出现一个电机失效的情况时，进入一级跛行模式，根 据整车控制器判定的驱动失效因子，控制该失效电机的转矩下降至ζT，其他正常工作电机转矩独立 控制且根据动力性需求提升相应电机转矩，确保整车动力性同时满足车辆稳定性的要求。双电机失效 下驱动模式：车辆在行驶过程中出现两个电机失效的情况时，车辆进入二级跛行模式。根据整车控制 器判定的驱动失效因子，控制两个失效轮毂电机的转矩下降至ζT、ζ₁T₁(ζ、ζ₁为两失效轮驱动失 效因子)，其他正常电机转矩独立控制且根据动力性需求提高相应电机转矩，确保整车动力性同时满 足车辆稳定性的要求；多电机失效模式：车辆故障系统检测到有三个及以上电机出现失效故障时，此 时车辆应该迅速进入三级跛行模式，控制所有失效轮毂电机相应的降低转矩，其他正常轮毂电机独立控制，确保整车动力性同时满足车辆稳定性的要求。

图2为上层车辆运动跟踪控制器设计原理图。

S2:根据模型预测控制方法建立附加横摆力矩控制器，计算期望横摆力矩，具体为：

为保证车辆驱动失效下的横向稳定性，获得车辆横向稳态运动期望值，同时降低模型预测控制的 计算量，本发明使用车辆单轨二自由度模型作为参考。

使用二自由度车辆模型作为预测参考模型，根据预测模型得到横摆力矩的设计需求，得到本发明 预测模型的状态空间表达式为：

式中：

u(t)＝[ΔM_z]为车辆所需横摆力矩，δ为车辆前轮转角，C_f、C_r为整车前后轴的侧偏刚度，a、b分别为车辆前后轴到质心的距离，γ为横摆角速度，β为质心侧偏角，m为整车质量，I_z为车辆绕Z轴转 动的转动惯量，v_x、v_y分别为车辆质心处的纵侧向速度。

本发明采用欧拉法连续模型进行离散化，则可得到系统离散空间状态方程：

式中：

T_s为控制周期。

模型预测控制是基于系统当前时刻(k)的状态量对系统未来时刻(k+1)状态进行预测，可通过 增量形式表示系统离散模型，即：

式中：

本发明设置预测时域为p＝10，控制时域为m＝2，当系统处于控制时域之外时，即Δu(k+i)＝0,i≥m，保持原有的控制量。模型预测控制的思想是通过当前时刻系统输出值x(k)、y(k)去 预测下一时刻k+1到k+p时刻的系统输出值，具体预测公式如下：

Δx(k+1|k)＝AΔx(k)+BΔu(k)

Δx(k+2|k)＝AΔx(k+1|k)+BΔu(k+1)＝A²Δx(k)+ABΔu(k)+BΔu(k+1)

Δx(k+m|k)＝AΔx(k+m-1|k)+BΔu(k+m-1)

＝A^mΔx(k)+A^m-1BΔu(k)+A^m-2BΔu(k)+L+BΔu(k+m-1)

Δx(k+p|k)＝AΔx(k+p-1|k)+BΔu(k+p-1)

＝A^pΔx(k)+A^p-1BΔu(k)+A^p-2BΔu(k)+L+A^p-mBΔu(k+m-1)

基于上述推理，可以得到k+1到k+p时刻的系统输出值：

y_c(k+1|k)＝C_cΔx(k+1|k)+y_c(k)

＝C_cAΔx(k)+C_cBΔu(k)+y_c(k)

可以得到系统预测时域内的输出向量序列为：

Y_p(k+1|k)＝S_xΔx(k)+Γy_c(k)+S_uΔU(k)

式中：

本预测模型失效控制目标设定为车辆横向稳定性参数偏差：

γ为横摆角速度，β为质心侧偏角，β_d为期望质心侧偏角，γ_d为期望横摆角速度。

对上述两个控制量进行权重分配调节即可实现不同质心侧偏角下的车辆稳定性控制，设权重系数 q为质心侧偏角控制量所占的权重，则(1-q)为横摆角速度控制量所占的权重。当q越大时，代表e_β对 稳定性控制产生的影响越大，当q越小时，代表e_γ对稳定性控制产生的影响越大。

其中，β₀为质心侧偏角临界值，当车辆实际质心侧偏角小于β₀时，同时调节车辆质心侧偏角和 横摆角速度可以提高车辆稳定性，当车辆实际质心侧偏角大于临界值β₀时，通过调节横摆角速度很 难控制车辆稳定性，此时需主要基于质心侧偏角控制量实现车辆稳定性控制。

在设计模型预测控制器性能指标时，本发明不仅考虑到车辆横向状态参数误差的变化，同时考虑 到车辆控制输入量的突变对车辆状态变化的影响，综合考虑设计目标函数形式为：

式中，e(k)＝[e_β(k) e_γ(k)]^T，ΔU(k)＝[ΔM_Z(k)]。τ_y为车辆横向状态参数偏差的权重矩阵，τ_u为车辆 控制输入量的权重矩阵；

表示车辆预测输出控制对横向运动的跟踪能力，

用于约束控制 量的变化。

车辆在行驶过程中，系统的动态响应会受到道路环境和车辆自身执行器特性的约束，为了得到系 统的最优可行解，提出三个约束条件作为模型预测控制中滚动优化的组成部分：

驱动电机容量约束：车辆整车的纵向合力直接受到电机输出力矩的限制，

式中，T_ijmax是轮毂电机最大输出驱动力矩；R为轮胎半径；i_g为轮边减速器减速比；t_m是时间步 长。

道路附着条件约束：车辆轮胎力必须小于路面附着极限，即：

整理可得：

μ为道路附着系数，F_xd为纵向车辆轮胎力，F_yd为横向车辆轮胎力。

横摆角速度误差约束：在整车控制过程中必须保证车辆横摆角速度不会偏离阈值范围，因此增加 横摆角速度误差进行约束，即：

γ_min-σ≤e_γ≤γ_max+σ

其中，γ_min为横摆角速度最小门限值；γ_max为横摆角速度最大门限值；σ为横摆角速度误差松弛 因子。

上述三个约束条件在模型预测控制中不断参与滚动优化，可将约束条件简化为：

u_min≤u_c≤u_max

其中，

上式约束条件在模型预测控制中表现成增量形式，则：

CΔU(k)≤U

结合约束条件以及目标函数，将最优解问题转化成标准二次型进行求解：

s.t.CΔU(k)≤U

其中

E_p(k+1|k)＝R(k+1)-S_xΔx(k)-Γy_c(k),

C＝[T -T L -L]^T，

U＝[u(k-1)-u_min(k+m-1) … Δu_max(k)]^T,I_nu×nu为单位矩阵；

最终得到模型预测控制中每个控制周期中的最优控制输入量ΔM_z，横摆力矩序列为：

将最优预测输出结果的第一项作用于控制系统，得到当前时刻车辆所需要的附加横摆力矩。

将基于模型预测控制计算得到的附加横摆力矩输入到下层转矩重构优化分配器中实现转矩分配。

本优选实施例采用模型预测控制，控制变量为车辆的横摆力矩，以此来保证车辆横摆角速度和质 心侧偏角处于极限稳定性阈值范围内。横摆力矩控制器采用了模型预测的思想，利用二自由度车辆模 型作为预测参考模型，车辆传感器参数和动力学参数计算得到车辆的实际横摆角速度以及质心侧偏角， 选取期望质心侧偏角与实际质心侧偏角的差值、期望横摆角速度与实际横摆角速度的差值作为预测模 型状态控制量，附加横摆力矩为模型预测目标控制量，最后将目标控制量输入到下层转矩重构优化分 配器中实现转矩分配。

S2:本发明设计了纵向期望速度跟踪算法，与本发明设计的模型预测控制器共同组成上层车辆运 动跟踪控制器。

具体设计如下：

车辆纵向期望车速主要是依据踏板开度进行解析计算，将加速踏板和制动踏板用一个量进行表征 α_pedal，用“负油门”表示车辆制动过程，驾驶员通过踩动踏板实现车辆控制，将踏板开度和车速结合 起来表示整车纵向合力需求，公式如下：

F_xd＝f(α_pedal,V)

式中，α_pedal为车辆踏板开度，V为车速，F_xd为车辆总的纵向力需求。其中α_pedal∈(-1,1)，表示油 门/制动踏板的总开度。

本文设计PI控制器实现目标车速的实时跟踪，PI控制器输入量为车辆目标车速和实际车速的偏差 e_V，控制量为车辆踏板开度α_pedal。通过速度偏差计算的到踏板开度α，同时考虑踏板开度约束，得到 踏板开度信号实时输出值α_pedal，根据踏板开度得到轮毂电机输出值T_ij，作用于车辆模型进行控制。

车辆纵向期望合力为：

式中，F_xd为车辆期望纵向力，T_max为轮毂电机最大输出转矩，R为轮胎半径，α_pedal为踏板开度。

图3为下层转矩重构优化分配设计原理图。

S3:所述基于上层控制器得到的控制总量(附加横摆力矩、期望纵向合力)，本发明实现驱动失 效下的转矩分配，提出转矩重构优化分配算法，引入驱动系统失效因子构建控制矩阵和约束条件，建 立轮胎最小利用率为优化分配目标函数，考虑道路附着、电机容量等约束条件，利用二次规划方法进 行求解，完成轮毂电机转矩重构，保证车辆故障模式下的动力学需求,具体如下：

单个车轮轮胎利用率表示为：

上式中，η_ij为轮胎利用率。轮胎利用率取值范围0≤η_ij≤1，表示车辆稳定裕度，η_ij越小，轮胎和 地面之间的附着裕度越大，车辆越不容易失稳。η_ij越接近1，表示轮胎可输出的力矩越小，车辆易失 稳，控制能力越差。

为计算方便，使用轮胎利用率平方和进行表示，则车辆轮胎利用率为：

式中，F_{x_ij}(ij＝fl,fr,rl,rr)为各轮纵向力；F_{y_ij}(ij＝fl,fr,rl,rr)为各轮侧向力；F_{z_ij}(ij＝fl,fr,rl,rr)为 各轮垂直载荷；μ为路面附着系数。

考虑各轮轮胎利用率平方和最小作为优化分配目标函数，由于车辆的侧向力无法直接控制，且在 一般情况下侧向力小于纵向力，简化得优化分配目标函数为：

确定了车辆优化分配目标函数之后，确定求解过程中的约束条件：

驱动电机容量约束：

式中，T_ijmax为电机峰值转矩，i_g为轮边减速器减速比，i_g＝5.

道路附着约束：

-μF_{z_ij}≤F_{x_ij}≤μF_{z_ij}

车辆期望状态约束：

依据车辆动力学分析，轮毂电机驱动车辆满足以下关系式：

式中，F_xd、ΔM_z为车辆期望纵向合力和附加横摆力矩。

表示为矩阵形式，则：

Y＝BX

式中，

X＝[F_{x_fl} F_{x_fr} F_{x_rl} F_{x_rr}]^T，Y为被控变量，X为控制 输入，B为控制矩阵。

利用失效因子ζ_ij表示驱动系统的执行能力，则控制矩阵B应改进为：

优选的，所述纵向驱动力的分配还包括，结合驱动失效因子，对所述纵向驱动力的分配进行二次 规划：

结合车辆动力学，得到二次规划后各车轮所分配的纵向驱动力：

s.t.B^*X＝Y

式中，X＝[F_{x_fl} F_{x_fr} F_{x_rl} F_{x_rr}]^T；A为4*4单位矩阵；Y＝[F_xd ΔM]^T；

D＝[-μF_{z_fl},-μF_{z_fr},-μF_{z_rl},-μF_{z_rr}]^T

其中，H为规划系数矩阵，B^*为控制矩阵，D、

为上下限约束矩阵，μ为地面附着力，F_{Z_ij}为 各个车轮的垂向力，F_{x_ij}为各个车轮所分配的纵向驱动力，ζ_ij为各个车轮驱动失效因子，ij＝fl,fr,rl,rr， fl为左前车轮，fr为右前车轮，rl左后车轮，rr右后车轮，F_max为最大纵向驱动力。

应用二次规划工具可求解得到各轮最优驱动力，各轮纵向驱动力得到轮毂电机实时输出转矩：

ω_ij(ij＝fl,fr,rl,rr)为各轮角速度，

为各轮角加速度，R车轮半径。

本优选实施例，在广义驱动力以及期望横摆力矩分配中引入二次规划，目的是为了计算出各个车 轮的纵向驱动力。对于二次规划设计需要设定限定条件进行区间限制。通过上层运动跟踪控制器得到 车辆附加横摆力矩值，结合车辆动力学理论得到的纵向期望合力，同时引入驱动失效因子，根据不同 轮毂电机的失效程度，利用下层转矩重构控制器的二次规划，可以得到车辆在不同跛行状态下轮毂电 机的实时需求的纵向驱动力，进而可以得到电机的输出转矩。整车控制器将目标转矩指令发送给对应 电机控制器，控制对应的轮毂电机，使车辆安全平稳进入跛行模式。

由于车辆行驶状态和工况的复杂性，本发明结合驾驶员意图以及基于整车行驶状况的实时观测和 失效故障的特征进行控制，使车辆能够得到精准的控制需求。

提出驱动失效因子量化表征轮毂电机失效状态，同时根据各轮毂电机的失效状态确定整车驱动状 态，根据整车控制器检测的驱动失效因子，实现了失效轮毂电机根据需求降低力矩，其余轮毂电机弥 补损失力矩，维持整车动力性的目的。

Claims (10)

1.一种轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法，其特征在于：判断每个轮毂电机是否失效；调整失效轮毂电机的转矩T，失效轮毂电机的转矩0＜T＜该失效轮毂电机实际输出转矩；根据车辆动力性能需求和整车稳定性调整每个正常轮毂电机的转矩。

2.根据权利要求1的轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法，其特征在于：所述判断每个轮毂电机是否失效包括利用每个轮毂电机的驱动失效因子ζ判断每个轮毂电机是否失效，0≤ζ≤1；当失效电机完全失效时，ζ＝0；部分失效时，0＜ζ＜1之间；驱动正常时，ζ＝1。

3.根据权利要求1的轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法，其特征在于：利用每个轮毂电机的驱动失效因子ζ计算每个失效轮毂电机的转矩T＝ζ*T(i)_pre，T(i)_pre为整车控制器发送转矩信号值。

4.根据权利要求2或3的轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法，其特征在于：所述驱动失效因子ζ通过当前时刻电机控制器反馈转矩值以及前时刻整车控制器发送转矩信号值确定。

5.根据权利要求2或3的轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法，其特征在于：每个轮毂电机的驱动失效因子ζ＝T(i)/T(i)_tar，T(i)为当前时刻电机控制器反馈转矩信号输出值，T(i)_tar为当前时刻整车控制器发送转矩信号值。

6.根据权利要求1的轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法，其特征在于：每个正常轮毂电机的转矩在控制下增加或保持恒定或减小。

7.根据权利要求1的轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法，其特征在于：各个正常的轮毂电机提升的转矩的计算方法如下：

步骤一，计算车辆的期望横摆力矩和纵向期望合力；

步骤二，基于车辆的期望横摆力矩和纵向期望合力求解各轮毂电机控制转矩。

8.根据权利要求7的轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法，其特征在于：用模型预测控制方法建立附加横摆力矩控制器计算期望横摆力矩。

9.根据权利要求7的轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法，其特征在于：结合驾驶员意图参数和车辆运动学模型，基于PI控制设计纵向期望速度跟踪算法，计算纵向期望合力。

10.根据权利要求7的轮毂电机分布式驱动系统故障处理方法，其特征在于：基于车辆的期望横摆力矩和纵向期望合力设计车辆下层转矩重构优化分配器:引入驱动系统失效因子构建控制矩阵和约束条件，建立轮胎最小利用率为优化分配目标函数，考虑道路附着、电机容量等约束条件，利用二次规划方法进行求解各轮毂电机控制转矩。

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