CN117310496B - 分布式电驱动系统的电机故障诊断方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了分布式电驱动系统的电机故障诊断方法，包括先检测各组双（多）电机驱动结构的电压、速度和功率是否存在异常以获得DPS系统级的电机故障诊断，再读取底层电机故障诊断，将系统级电机故障诊断与底层电机故障诊断相结合并输出最终电机故障诊断结果。本发明利用DPS电驱动系统的冗余结构以进一步优化电机故障诊断，且这些故障（包括电压故障、速度故障和功率故障）诊断将提供传统电驱动系统无法判定的更多信息。本发明还结合了传统电机故障诊断和以上新的故障诊断，并提出了一些方法（电压故障整合、速度故障整合、功率故障整合以及功率、速度和电压综合故障整合）来细化和确定故障来源，从而提供传统电驱动系统无法检测的故障。
Description
技术领域
本发明涉及电机、电控的技术领域，特别是分布式电驱动系统的电机故障诊断方法的技术领域。
背景技术
电机是电动飞机、新能源汽车、电动船舶和轨道车辆等交通工具的动力来源，可靠性直接影响着运输安全。此类交通工具在不同的工作模式下往往适配不同的功率。高功率模式通常和系统的性能相关，一般出现在起飞或降落（加速或超车）期间，为短时运行。在大多数运行时间，系统的功率需求会比高功率模式大幅降低，反而希望在同等成本、空间和重量条件下，令驱动系统能够提供更多的能量支持更长的驱动里程（即电驱动系统的低功率模式设计和交通工具的里程数密切相关）。
现有的集中式单一电压平台电驱动系统通常整体设计简单，易于实现，但是无法实现不同功率的工作模式，而且相对来说存在系统可靠性不高的问题，且效率和成本都无法达到最优。
分布式电驱动系统（DPS）包含多个电动机与多个作为电源的电池来驱动各根作为输出终端的传动轴，如公开号为CN115431794A的发明专利所公开的分布式电驱动系统的控制架构以及公告号为CN114374354B的发明专利所公开的多电压平台的分布式电驱动系统。参阅图1，分布式电驱动系统通常基于多组双电机驱动结构或多组多电机驱动结构。对于采用多组双电机驱动结构的分布式电驱动系统而言，每一根传动轴同时由两个电机驱动转动（如图1中的传动轴1同时由电机1和电机2驱动转动），每一个电池同时为两个电机供电（如图1中的电机2和电机3同时由电池1供电），每一个电机可同时由两个电池供电。此外，对于采用多组多电机驱动结构的分布式电驱动系统而言，每一根传动轴同时由至少三个电机驱动转动，每一个电池同时为至少三个电机供电，每一个电机可同时由至少三个电池供电。分布式电驱动系统不仅能够实现不同功率的工作模式，而且系统可靠性高，十分适配电驱动垂直升降飞机等对运输安全性要求高的交通工具。然而，传统的应用于单一电压平台系统的故障诊断方法无法充分利用分布式电驱动系统的冗余结构进行进一步的故障诊断，从而无法为新型电驱动系统提供的更多故障信息，亟待解决。
发明内容
本发明的目的就是解决现有技术中的问题，提出分布式电驱动系统的电机故障诊断方法，能够利用分布式电驱动系统的冗余结构进行进一步的故障诊断。
为实现上述目的，本发明提出了分布式电驱动系统的电机故障诊断方法，先检测各组双电机驱动结构或多电机驱动结构的电压、速度和功率是否存在异常以获得DPS系统级的电机故障诊断，再读取底层电机故障诊断，将DPS系统级的电机故障诊断与底层电机故障诊断相结合并输出最终电机故障诊断结果。
作为优选，在检测各组双电机驱动结构的电压是否存在故障时，先检测电池1以及由电池1供电的电机2和电机3是否存在电压故障，再依序检测剩余的电池和电机是否存在电压故障；
在检测各组双电机驱动结构的速度是否存在故障时，先检测传动轴1以及驱动传动轴1转动的电机1和电机2是否存在速度故障，再依序检测剩余的传动轴和电机是否存在速度故障；
在检测各组双电机驱动结构的功率是否存在故障时，先检测电池1是否存在功率故障，再依序检测剩余的电池是否存在功率故障。
更进一步的，检测电池1、电机2和电机3是否存在电压故障的具体流程如下：
S101.开始流程，通过公式（1）、（2）和（3）计算电池1、电机2和电机3两两之间的电压差，继续执行步骤S102；
Vbm2=|Vmtr2-Vbattery1| （1）；
Vbm3= |Vmtr3-Vbattery1| （2）；
Vm23=|Vmtr2-Vmtr3| （3）；
式中，Vmtr2为电机2输入端电压，Vmtr3为电机3输入端电压，Vbattery1为电池1输出电压，Vbm2为电机2和电池1电压差的绝对值，Vbm3为电机3和电池1电压差的绝对值，Vm23为电机2和电机3输入端电压差的绝对值；
S102.判断是否至少有两个电压差小于阈值，若是则继续执行步骤S103，若否则继续执行步骤S104；
S103.输出无DPS电压故障，结束流程；
S104.判断是否只有一个电压差小于阈值，若是则继续执行步骤S106，若否则继续执行步骤S105；
S105.输出无法判断哪个部件发生故障，结束流程；
S106.判断是否Vbm3小于阈值，若是则继续执行步骤S107，若否则继续执行步骤S108；
S107.输出电机2 DPS电压故障，结束流程；
S108.判断是否Vbm2小于阈值，若是则继续执行步骤S109，若否则继续执行步骤S110；
S109.输出电机3 DPS电压故障，结束流程；
S110.判断是否Vm23小于阈值，若是则继续执行步骤S111，若否则继续执行步骤S105；
S111.输出电池1 DPS电压故障，结束流程。
更进一步的，检测传动轴1、电机1和电机2是否存在速度故障的具体方式如下：
通过公式（4）计算电机1和电机2的速度差与最大速度的比值是否大于阈值，若是则存在DPS速度故障，若否则不存在DPS速度故障；
（4）；
式中，Mtr1spd为电机1的转速，Mtr2spd为电机2的转速，Threshold 是速度阈值。
更进一步的，检测电池1是否存在功率故障的具体流程如下：
S201.开始流程，先通过公式（5）计算电池1输出的有用功率，再通过公式（6）计算电池1的输出功率，继续执行步骤S202；
Power_battery1useful =Mtr2_trq*Mtr2_omega + Mtr3_trq*Mtr3_omega （5）；
battery1 power = Vbattery1 * Ibattery1 （6）；
式中，Mtr2_trq为电机2输出转矩，Mtr3_trq为电机3输出转矩，Mtr2_omega为电机2角速度，Mtr3_omega为电机3角速度，Vbattery1为电池1电压，Ibattery1为电池1电流，battery1 power为电池1输出功率，Power_battery1useful为电池1输出的有用功率；
S202.判断是否电机2和电机3的转速均大于低效率区转速且电池1的电池继电器闭合，若是则继续执行步骤S203，若否则继续执行步骤S205；
S203.判断是否电池1输出的有用功率与电池1输出功率的比值小于阈值，若是则继续执行步骤S204，若否则继续执行步骤S205；
S204.输出DPS功率故障，结束流程；
S205.输出无DPS功率故障，结束流程。
再进一步的，在所述步骤S202中，当min(Mtr2_spd, Mtr3_spd)>低效率区转速，例如750转时，则电机2和电机3的转速均大于低效率区转速，且Mtr2_spd为电机2的转速，Mtr3_spd为电机3的转速。
作为优选，通过CAN传上来的电机故障码获得底层电机故障。
作为优选，在将DPS系统级的电机故障诊断与底层电机故障诊断相结合时，判断合并电压故障的具体方式如下：
S301.读取底层电机电池电压传感器故障以及读取DPS电压故障，继续执行步骤S302；
S302.判断是否底层电机电池电压传感器故障和DPS电压故障均存在，若是则继续执行步骤S303，若否则继续执行步骤S304；
S303.输出底层电机电压传感器故障，结束流程；
S304.判断是否仅存在DPS电压故障，若是则继续执行步骤S305，若否则继续执行步骤S306；
S305.输出底层电机电池电压传感器读数不准故障，结束流程；
S306.判断是否仅存在底层电机电池电压传感器故障，若是则继续执行步骤S308，若否则继续执行步骤S307；
S307.输出无电压故障，结束流程；
S308.输出无法判断，需要更多信息。
作为优选，在将DPS系统级的电机故障诊断与底层电机故障诊断相结合时，判断合并速度故障的具体方式如下：
S401.读取底层电机速度或位置传感器故障以及读取DPS速度故障，继续执行步骤S402；
S402.判断是否底层电机位置传感器故障和DPS速度故障均存在，若是则继续执行步骤S403，若否则继续执行步骤S404；
S403.输出底层电机位置传感器故障，结束流程；
S404.判断是否底层电机速度传感器故障和DPS速度故障均存在，若是则继续执行步骤S405，若否则继续执行步骤S406；
S405.输出底层电机速度传感器故障，结束流程；
S406.判断是否仅存在DPS速度故障，若是则继续执行步骤S407，若否则继续执行步骤S408；
S407.输出底层电机速度或位置传感器读数不准故障，结束流程；
S408.判断是否仅存在底层电机速度或位置传感器故障，若是则继续执行步骤S410，若否则继续执行步骤S409；
S409.输出无速度故障，结束流程；
S410.输出无法判断，需要更多信息，结束流程。
作为优选，在将DPS系统级的电机故障诊断与底层电机故障诊断相结合时，判断合并功率故障的具体方式如下：
S501.读取底层电机故障以及读取DPS速度、电压和功率故障，继续执行步骤S502；
S502.判断是否仅存在DPS功率故障，若是则继续执行步骤S503，若否则继续执行步骤S504；
S503.输出DPS功率故障是由于电池电流故障，结束流程；
S504.判断是否无底层电机故障，仅存在DPS速度和功率故障，若是则继续执行步骤S505，若否则继续执行步骤S507；
S505.判断是否DPS速度故障是由于小于指定速度，若是则继续执行步骤S506，若否则继续执行步骤S503；
S506.输出DPS功率故障是由于DPS速度故障，结束流程；
S507.判断是否无底层电机故障，仅存在DPS电压和功率故障，若是则继续执行步骤S508，若否则继续执行步骤S513；
S508.判断是否DPS电压故障是由于DPS电机电压故障，若是则继续执行步骤S509，若否则继续执行步骤S510；
S509.输出DPS功率故障是由于电池电流故障，结束流程；
S510.判断是否DPS电压故障是由于电池电压小于正常电压，若是则继续执行步骤S511，若否则继续执行步骤S512；
S511.输出DPS功率故障是由于电池电压和电流故障，结束流程；
S512.输出DPS功率故障是由于DPS电压故障，结束流程；
S513.判断是否仅存在底层电机故障和DPS功率故障，若是则继续执行步骤S514，若否则继续执行步骤S515；
S514.输出DPS功率故障是由于底层电机故障，结束流程；
S515.判断是否无底层电机故障，DPS速度、电压和功率故障均存在，若是则继续执行步骤S517，若否则继续执行步骤S516；
S516.输出无法判定，需要更多信息，结束流程；
S517.判断是否DPS电压故障是由于DPS电机电压故障，若是则继续执行步骤S518，若否则继续执行步骤S520；
S518.判断是否DPS电机速度故障是由于小于指定速度，若是则继续执行步骤S519，若否则继续执行步骤S522；
S519.输出DPS功率故障是由于DPS电机速度故障，结束流程；
S520.判断是否DPS电压故障是由于电池电压小于指定电压，若是则继续执行步骤S521，若否则继续执行步骤S524；
S521.判断是否DPS电机速度故障是由于大于指定速度，若是则继续执行步骤S522，若否则继续执行步骤S523；
S522.输出DPS功率故障是由于电池电流故障，结束流程；
S523.输出无法判定，需要更多信息，结束流程；
S524.判断是否DPS电机速度故障是由于大于指定速度，若是则继续执行步骤S525，若否则继续执行步骤S526；
S525.输出DPS功率故障是由于DPS电机速度和电压故障，结束流程；
S526.输出无法判定，需要更多信息，结束流程。
本发明的有益效果：
本发明公开了分布式电驱动系统（DPS）的电机故障诊断方法，包括先检测各组双（多）电机驱动结构的电压、速度和功率是否存在异常以获得DPS系统级的电机故障诊断，再读取底层电机故障诊断，将系统级电机故障诊断与底层电机故障诊断相结合并输出最终电机故障诊断结果。本发明利用DPS电驱动系统的冗余结构以进一步优化电机故障诊断，且这些故障（包括电压故障、速度故障和功率故障）诊断将提供传统电驱动系统无法判定的更多信息。本发明还结合了传统电机故障诊断和以上新的故障诊断，并提出了一些方法（电压故障整合、速度故障整合、功率故障整合以及功率、速度和电压综合故障整合）来细化和确定故障来源，从而提供传统电驱动系统无法检测的故障。
本发明的特征及优点将通过实施例结合附图进行详细说明。
附图说明
图1是双电机驱动系统的结构示意图；
图2是本发明电机故障诊断的管理结构图；
图3是本发明检测电池1、电机2和电机3是否存在电压故障的具体流程图；
图4是本发明检测传动轴1、电机1和电机2是否存在速度故障的原理图；
图5是本发明检测电池1是否存在功率故障的具体流程图；
图6是本发明判断合并电压故障的具体流程图；
图7是本发明判断合并速度故障的具体流程图；
图8是本发明判断合并功率故障的具体流程图的其中一部分；
图9是本发明判断合并功率故障的具体流程图的另外一部分；
图10是第一种电压故障实施；
图11是第二种电压故障实施；
图12是第三种电压故障实施；
图13是第四种电压故障实施；
图14是第一种速度故障实施；
图15是第二种速度故障实施；
图16是第一种功率故障实施；
图17是第二种功率故障实施；
图18是第三种功率故障实施。
具体实施方式
参阅图2，本发明分布式电驱动系统的电机故障诊断方法共包括三部分，即DPS电机故障诊断、底层电机故障读取和电机故障整合。其中，第一部分DPS电机故障诊断基于双电机驱动结构，第二部分读取底层电机通过CAN传上来的电机故障码并转换成特定的故障，而第三部分将DPS电机故障与底层电机故障相结合并输出最终电机故障。
在双电机驱动系统中，每个电机有一个电池电压传感器，而每个电池有一个电压传感器。由于这三个传感器测量同一个电压，因此所测得的三个电压应该基本相同。可通过这三个电压的电压差来检测故障。若两个电压差在误差范围内，则无电压故障；若只有一个电压差在误差范围内，则可根据另外两个电压差来判断哪个传感器出错。参阅图3，在检测各组双电机驱动结构的电压是否存在故障时，先检测电池1以及由电池1供电的电机2和电机3是否存在电压故障，再依序检测剩余的电池和电机是否存在电压故障。检测电池1、电机2和电机3是否存在电压故障的具体流程如下：
S101.开始流程，通过公式（1）、（2）和（3）计算电池1、电机2和电机3两两之间的电压差，继续执行步骤S102；
Vbm2=|Vmtr2-Vbattery1| （1）；
Vbm3= |Vmtr3-Vbattery1| （2）；
Vm23=|Vmtr2-Vmtr3| （3）；
式中，Vmtr2为电机2输入端电压，Vmtr3为电机3输入端电压，Vbattery1为电池1输出电压，Vbm2为电机2和电池1电压差的绝对值，Vbm3为电机3和电池1电压差的绝对值，Vm23为电机2和电机3输入端电压差的绝对值；
S102.判断是否至少有两个电压差小于阈值，若是则继续执行步骤S103，若否则继续执行步骤S104；
S103.输出无DPS电压故障，结束流程；
S104.判断是否只有一个电压差小于阈值，若是则继续执行步骤S106，若否则继续执行步骤S105；
S105.输出无法判断哪个部件发生故障，结束流程；
S106.判断是否Vbm3小于阈值，若是则继续执行步骤S107，若否则继续执行步骤S108；
S107.输出电机2 DPS电压故障，结束流程；
S108.判断是否Vbm2小于阈值，若是则继续执行步骤S109，若否则继续执行步骤S110；
S109.输出电机3 DPS电压故障，结束流程；
S110.判断是否Vm23小于阈值，若是则继续执行步骤S111，若否则继续执行步骤S105；
S111.输出电池1 DPS电压故障，结束流程。
以电压差阈值为40伏为例。参阅图10，三个电压差阈值大于 40伏，无法判断；参阅图11，电池1电压与其他电压读数相差大于阈值， 判断电池1电压故障；参阅图12，电机2电压与其他电压读数相差大于阈值， 判断电机2电压故障；参阅图13，三个电压与其他电压读数相差小于阈值， 无电压故障。此外，V_Mtr2_fault、V_Mtr3_fault和V_Battery1_fault分别代表电机2、电机3和电池1是否有故障，且位于0处是无故障，位于1处是有故障，而位于2处是无法判断；图10和图11的横坐标均为归一化时间（单位是s）。
在双电机驱动系统中，两个电机同轴，速度应该一致。因此，如果速度差与最大速度比大于阈值，即出错。在检测各组双电机驱动结构的速度是否存在故障时，先检测传动轴1以及驱动传动轴1转动的电机1和电机2是否存在速度故障，再依序检测剩余的传动轴和电机是否存在速度故障。检测传动轴1、电机1和电机2是否存在速度故障的具体方式如下：
通过公式（4）计算电机1和电机2的速度差与最大速度的比值是否大于阈值，若是则存在DPS速度故障，若否则不存在DPS速度故障；
（4）；
式中，Mtr1spd为电机1的转速，Mtr2spd为电机2的转速，Threshold 是速度阈值。
以速度阈值为100转为例。参阅图14，两电机速度差大于100转，有速度故障；参阅图15，两电机速度差未大于100转，无速度故障。此外，axle1_spd_fault和axle2_spd_fault分别代表电机1和电机2是否有故障，且位于0处是无故障，位于1处是有故障，而位于2处是无法判断；图14和图15的横坐标均为归一化时间（单位是s）。
在双电机驱动系统中，由于一个电池供两个电机，因此两个电机的输出功率和电池的输出功率比值应该大于阈值。在电机速度大于低效率区（速度大于750转），可以此方法用来判断功率故障（小于阈值，即出错）。参阅图4和图5，在检测各组双电机驱动结构的功率是否存在故障时，先检测电池1是否存在功率故障，再依序检测剩余的电池是否存在功率故障。检测电池1是否存在功率故障的具体流程如下：
S201.开始流程，先通过公式（5）计算电池1输出的有用功率，再通过公式（6）计算电池1的输出功率，继续执行步骤S202；
Power_battery1useful =Mtr2_trq*Mtr2_omega + Mtr3_trq*Mtr3_omega （5）；
battery1 power = Vbattery1 * Ibattery1 （6）；
式中，Mtr2_trq为电机2输出转矩，Mtr3_trq为电机3输出转矩，Mtr2_omega为电机2角速度，Mtr3_omega为电机3角速度，Vbattery1为电池1电压，Ibattery1为电池1电流，battery1 power为电池1输出功率，Power_battery1useful为电池1输出的有用功率；
S202.判断是否电机2和电机3的转速均大于低效率区转速（例如750转），当min(Mtr2_spd, Mtr3_spd)>750转时，则电机2和电机3的转速均大于低效率区转速，且Mtr2_spd为电机2的转速，Mtr3_spd为电机3的转速,且电池1的电池继电器闭合，若是则继续执行步骤S203，若否则继续执行步骤S205；
S203.判断是否电池1输出的有用功率与电池1输出功率的比值小于阈值，若是则继续执行步骤S204，若否则继续执行步骤S205；
S204.输出DPS功率故障，结束流程；
S205.输出无DPS功率故障，结束流程。
以功率比率阈值为0.7且低效区速度为750转为例。参阅图16，功率无故障，功率比率阈值大于0.7；参阅图17，功率故障，功率比率阈值小于0.7；参阅图18，功率无故障，功率比率阈值小于0.7， 但速度小于750转。此外，对于电池1、电池2和电池3是否有故障而言，位于0处是无故障，位于1处是有故障，而位于2处是无法判断；图16、图17和图18的横坐标均为归一化时间（单位是s）。
对于同一电机，如果DPS电机故障和底层电机同时有电压故障，认为电压故障出于底层电机电池电压传感器故障，最终输出底层电机电压传感器故障；如果DPS电机故障但底层电机无电压故障，认为底层电机电池电压传感器读数不准，最终输出电机电池电压传感器读数不准故障；如果DPS电机无故障但底层电机有电压故障，输出无法判断需要更多信息。参阅图6，在将DPS电机故障与底层电机故障相结合时，判断合并电压故障的具体方式如下：
S301.读取底层电机电池电压传感器故障以及读取DPS电压故障，继续执行步骤S302；
S302.判断是否底层电机电池电压传感器故障和DPS电压故障均存在，若是则继续执行步骤S303，若否则继续执行步骤S304；
S303.输出底层电机电压传感器故障，结束流程；
S304.判断是否仅存在DPS电压故障，若是则继续执行步骤S305，若否则继续执行步骤S306；
S305.输出底层电机电池电压传感器读数不准故障，结束流程；
S306.判断是否仅存在底层电机电池电压传感器故障，若是则继续执行步骤S308，若否则继续执行步骤S307；
S307.输出无电压故障，结束流程；
S308.输出无法判断，需要更多信息。
对同一电机，如果DPS电机速度故障和底层电机同时有速度或位置故障， 认为速度故障出于底层电机速度或位置传感器故障，最终输出底层电机速度或位置传感器故障；如果DPS电机故障但底层电机无速度或位置故障，认为底层电机电池速度或位置传感器读数不准，最终输出电机电池速度或位置传感器不准故障；如果DPS电机无故障和底层电机有电压故障，输出无法判断需要更多信息。参阅图7，在将DPS电机故障与底层电机故障相结合时，判断合并速度故障的具体方式如下：
S401.读取底层电机速度或位置传感器故障以及读取DPS速度故障，继续执行步骤S402；
S402.判断是否底层电机位置传感器故障和DPS速度故障均存在，若是则继续执行步骤S403，若否则继续执行步骤S404；
S403.输出底层电机位置传感器故障，结束流程；
S404.判断是否底层电机速度传感器故障和DPS速度故障均存在，若是则继续执行步骤S405，若否则继续执行步骤S406；
S405.输出底层电机速度传感器故障，结束流程；
S406.判断是否仅存在DPS速度故障，若是则继续执行步骤S407，若否则继续执行步骤S408；
S407.输出底层电机速度或位置传感器读数不准故障，结束流程；
S408.判断是否仅存在底层电机速度或位置传感器故障，若是则继续执行步骤S410，若否则继续执行步骤S409；
S409.输出无速度故障，结束流程；
S410.输出无法判断，需要更多信息，结束流程。
功率故障跟电池电压、电流、电机速度和电机故障有关。第一如果电池电压、电机速度和电机无故障，功率故障是由于电池电流。第二，如果只有电机速度和功率故障，功率故障是由于电机速度，如果电机速度故障原因是远小于指定速度，否则功率故障是由于电池电流故障。第三，如果只有DPS电压和功率故障，功率故障是由于DPS电压故障，如果DPS电压故障原因是远小于正常电压，否则功率故障是由于电池电流和电压故障。第四，如果只有电机和功率故障，功率故障是由于电机故障。第五，如果底层电机无故障，则DPS速度、电压和功率故障。第六，DPS速度或电压故障是由于电机速度或电压远小于指定速度或正常电压，功率故障由于电机速度和电压故障，否则无法判定。参阅图8和图9，在将DPS电机故障与底层电机故障相结合时，判断合并功率故障的具体方式如下：
S501.读取底层电机故障以及读取DPS速度、电压和功率故障，继续执行步骤S502；
S502.判断是否仅存在DPS功率故障，若是则继续执行步骤S503，若否则继续执行步骤S504；
S503.输出DPS功率故障是由于电池电流故障，结束流程；
S504.判断是否无底层电机故障，仅存在DPS速度和功率故障，若是则继续执行步骤S505，若否则继续执行步骤S507；
S505.判断是否DPS速度故障是由于小于指定速度，若是则继续执行步骤S506，若否则继续执行步骤S503；
S506.输出DPS功率故障是由于DPS速度故障，结束流程；
S507.判断是否无底层电机故障，仅存在DPS电压和功率故障，若是则继续执行步骤S508，若否则继续执行步骤S513；
S508.判断是否DPS电压故障是由于DPS电机电压故障，若是则继续执行步骤S509，若否则继续执行步骤S510；
S509.输出DPS功率故障是由于电池电流故障，结束流程；
S510.判断是否DPS电压故障是由于电池电压小于正常电压，若是则继续执行步骤S511，若否则继续执行步骤S512；
S511.输出DPS功率故障是由于电池电压和电流故障，结束流程；
S512.输出DPS功率故障是由于DPS电压故障，结束流程；
S513.判断是否仅存在底层电机故障和DPS功率故障，若是则继续执行步骤S514，若否则继续执行步骤S515；
S514.输出DPS功率故障是由于底层电机故障，结束流程；
S515.判断是否无底层电机故障，DPS速度、电压和功率故障均存在，若是则继续执行步骤S517，若否则继续执行步骤S516；
S516.输出无法判定，需要更多信息，结束流程；
S517.判断是否DPS电压故障是由于DPS电机电压故障，若是则继续执行步骤S518，若否则继续执行步骤S520；
S518.判断是否DPS电机速度故障是由于小于指定速度，若是则继续执行步骤S519，若否则继续执行步骤S522；
S519.输出DPS功率故障是由于DPS电机速度故障，结束流程；
S520.判断是否DPS电压故障是由于电池电压小于指定电压，若是则继续执行步骤S521，若否则继续执行步骤S524；
S521.判断是否DPS电机速度故障是由于大于指定速度，若是则继续执行步骤S522，若否则继续执行步骤S523；
S522.输出DPS功率故障是由于电池电流故障，结束流程；
S523.输出无法判定，需要更多信息，结束流程；
S524.判断是否DPS电机速度故障是由于大于指定速度，若是则继续执行步骤S525，若否则继续执行步骤S526；
S525.输出DPS功率故障是由于DPS电机速度和电压故障，结束流程；
S526.输出无法判定，需要更多信息，结束流程。
上述实施例是对本发明的说明，不是对本发明的限定，任何对本发明简单变换后的方案均属于本发明的保护范围。
Claims (9)
1.分布式电驱动系统的电机故障诊断方法，其特征在于：先检测各组双电机驱动结构或多电机驱动结构的电压、速度和功率是否存在异常以获得DPS系统级的电机故障诊断，再读取底层电机故障诊断，将DPS系统级的电机故障诊断与底层电机故障诊断相结合并输出最终电机故障诊断结果；
在检测各组双电机驱动结构的电压是否存在故障时，先检测电池1以及由电池1供电的电机2和电机3是否存在电压故障，再依序检测剩余的电池和电机是否存在电压故障；
在检测各组双电机驱动结构的速度是否存在故障时，先检测传动轴1以及驱动传动轴1转动的电机1和电机2是否存在速度故障，再依序检测剩余的传动轴和电机是否存在速度故障；
在检测各组双电机驱动结构的功率是否存在故障时，先检测电池1是否存在功率故障，再依序检测剩余的电池是否存在功率故障。
2.如权利要求1所述的分布式电驱动系统的电机故障诊断方法，其特征在于，检测电池1、电机2和电机3是否存在电压故障的具体流程如下：
S101.开始流程，通过公式（1）、（2）和（3）计算电池1、电机2和电机3两两之间的电压差，继续执行步骤S102；
Vbm2=|Vmtr2-Vbattery1| （1）；
Vbm3= |Vmtr3-Vbattery1| （2）；
Vm23=|Vmtr2-Vmtr3| （3）；
式中，Vmtr2为电机2输入端电压，Vmtr3为电机3输入端电压，Vbattery1为电池1输出电压，Vbm2为电机2和电池1电压差的绝对值，Vbm3为电机3和电池1电压差的绝对值，Vm23为电机2和电机3输入端电压差的绝对值；
S102.判断是否至少有两个电压差小于阈值，若是则继续执行步骤S103，若否则继续执行步骤S104；
S103.输出无DPS电压故障，结束流程；
S104.判断是否只有一个电压差小于阈值，若是则继续执行步骤S106，若否则继续执行步骤S105；
S105.输出无法判断哪个部件发生故障，结束流程；
S106.判断是否Vbm3小于阈值，若是则继续执行步骤S107，若否则继续执行步骤S108；
S107.输出电机2 DPS电压故障，结束流程；
S108.判断是否Vbm2小于阈值，若是则继续执行步骤S109，若否则继续执行步骤S110；
S109.输出电机3 DPS电压故障，结束流程；
S110.判断是否Vm23小于阈值，若是则继续执行步骤S111，若否则继续执行步骤S105；
S111.输出电池1 DPS电压故障，结束流程。
3.如权利要求1所述的分布式电驱动系统的电机故障诊断方法，其特征在于，检测传动轴1、电机1和电机2是否存在速度故障的具体方式如下：
通过公式（4）计算电机1和电机2的速度差与最大速度的比值是否大于阈值，若是则存在DPS速度故障，若否则不存在DPS速度故障；
（4）；
式中，Mtr1spd为电机1的转速，Mtr2spd为电机2的转速，Threshold 是速度阈值。
4.如权利要求1所述的分布式电驱动系统的电机故障诊断方法，其特征在于，检测电池1是否存在功率故障的具体流程如下：
S201.开始流程，先通过公式（5）计算电池1输出的有用功率，再通过公式（6）计算电池1的输出功率，继续执行步骤S202；
Power_battery1useful =Mtr2_trq*Mtr2_omega + Mtr3_trq*Mtr3_omega （5）；
battery1 power = Vbattery1 * Ibattery1 （6）；
式中，Mtr2_trq为电机2输出转矩，Mtr3_trq为电机3输出转矩，Mtr2_omega为电机2角速度，Mtr3_omega为电机3角速度，Vbattery1为电池1电压，Ibattery1为电池1电流，battery1 power为电池1输出功率，Power_battery1useful为电池1输出的有用功率；
S202.判断是否电机2和电机3的转速均大于低效率区转速且电池1的电池继电器闭合，若是则继续执行步骤S203，若否则继续执行步骤S205；
S203.判断是否电池1输出的有用功率与电池1输出功率的比值小于阈值，若是则继续执行步骤S204，若否则继续执行步骤S205；
S204.输出DPS功率故障，结束流程；
S205.输出无DPS功率故障，结束流程。
5.如权利要求4所述的分布式电驱动系统的电机故障诊断方法，其特征在于：在所述步骤S202中，当min(Mtr2_spd, Mtr3_spd)>低效率区转速，则电机2和电机3的转速均大于低效率区转速，且Mtr2_spd为电机2的转速，Mtr3_spd为电机3的转速。
6.如权利要求1所述的分布式电驱动系统的电机故障诊断方法，其特征在于：通过CAN传上来的电机故障码获得底层电机故障。
7.如权利要求1所述的分布式电驱动系统的电机故障诊断方法，其特征在于，在将DPS系统级的电机故障诊断与底层电机故障诊断相结合时，判断合并电压故障的具体方式如下：
S301.读取底层电机电池电压传感器故障以及读取DPS电压故障，继续执行步骤S302；
S302.判断是否底层电机电池电压传感器故障和DPS电压故障均存在，若是则继续执行步骤S303，若否则继续执行步骤S304；
S303.输出底层电机电压传感器故障，结束流程；
S304.判断是否仅存在DPS电压故障，若是则继续执行步骤S305，若否则继续执行步骤S306；
S305.输出底层电机电池电压传感器读数不准故障，结束流程；
S306.判断是否仅存在底层电机电池电压传感器故障，若是则继续执行步骤S308，若否则继续执行步骤S307；
S307.输出无电压故障，结束流程；
S308.输出无法判断，需要更多信息。
8.如权利要求1所述的分布式电驱动系统的电机故障诊断方法，其特征在于，在将DPS系统级的电机故障诊断与底层电机故障诊断相结合时，判断合并速度故障的具体方式如下：
S401.读取底层电机速度或位置传感器故障以及读取DPS速度故障，继续执行步骤S402；
S402.判断是否底层电机位置传感器故障和DPS速度故障均存在，若是则继续执行步骤S403，若否则继续执行步骤S404；
S403.输出底层电机位置传感器故障，结束流程；
S404.判断是否底层电机速度传感器故障和DPS速度故障均存在，若是则继续执行步骤S405，若否则继续执行步骤S406；
S405.输出底层电机速度传感器故障，结束流程；
S406.判断是否仅存在DPS速度故障，若是则继续执行步骤S407，若否则继续执行步骤S408；
S407.输出底层电机速度或位置传感器读数不准故障，结束流程；
S408.判断是否仅存在底层电机速度或位置传感器故障，若是则继续执行步骤S410，若否则继续执行步骤S409；
S409.输出无速度故障，结束流程；
S410.输出无法判断，需要更多信息，结束流程。
9.如权利要求1所述的分布式电驱动系统的电机故障诊断方法，其特征在于，在将DPS系统级的电机故障诊断与底层电机故障诊断相结合时，判断合并功率故障的具体方式如下：
S501.读取底层电机故障以及读取DPS速度、电压和功率故障，继续执行步骤S502；
S502.判断是否仅存在DPS功率故障，若是则继续执行步骤S503，若否则继续执行步骤S504；
S503.输出DPS功率故障是由于电池电流故障，结束流程；
S504.判断是否无底层电机故障，仅存在DPS速度和功率故障，若是则继续执行步骤S505，若否则继续执行步骤S507；
S505.判断是否DPS速度故障是由于小于指定速度，若是则继续执行步骤S506，若否则继续执行步骤S503；
S506.输出DPS功率故障是由于DPS速度故障，结束流程；
S507.判断是否无底层电机故障，仅存在DPS电压和功率故障，若是则继续执行步骤S508，若否则继续执行步骤S513；
S508.判断是否DPS电压故障是由于DPS电机电压故障，若是则继续执行步骤S509，若否则继续执行步骤S510；
S509.输出DPS功率故障是由于电池电流故障，结束流程；
S510.判断是否DPS电压故障是由于电池电压小于正常电压，若是则继续执行步骤S511，若否则继续执行步骤S512；
S511.输出DPS功率故障是由于电池电压和电流故障，结束流程；
S512.输出DPS功率故障是由于DPS电压故障，结束流程；
S513.判断是否仅存在底层电机故障和DPS功率故障，若是则继续执行步骤S514，若否则继续执行步骤S515；
S514.输出DPS功率故障是由于底层电机故障，结束流程；
S515.判断是否无底层电机故障，DPS速度、电压和功率故障均存在，若是则继续执行步骤S517，若否则继续执行步骤S516；
S516.输出无法判定，需要更多信息，结束流程；
S517.判断是否DPS电压故障是由于DPS电机电压故障，若是则继续执行步骤S518，若否则继续执行步骤S520；
S518.判断是否DPS电机速度故障是由于小于指定速度，若是则继续执行步骤S519，若否则继续执行步骤S522；
S519.输出DPS功率故障是由于DPS电机速度故障，结束流程；
S520.判断是否DPS电压故障是由于电池电压小于指定电压，若是则继续执行步骤S521，若否则继续执行步骤S524；
S521.判断是否DPS电机速度故障是由于大于指定速度，若是则继续执行步骤S522，若否则继续执行步骤S523；
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