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CN106740264B - 基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法及其系统 - Google Patents

基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法及其系统 Download PDF

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CN106740264B CN201710014098.XA CN201710014098A CN106740264B CN 106740264 B CN106740264 B CN 106740264B CN 201710014098 A CN201710014098 A CN 201710014098A CN 106740264 B CN106740264 B CN 106740264B
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Abstract

本发明公开了一种基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法及系统，本发明基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法及系统当其中的单个驱动电机发生故障时，基于轮毂（轮边）驱动运行所必须的电子差速系统及配备的传感器，控制驱动电机的输出功率，保证车辆的运行稳定性，可以实现跛行功能，可将车辆及时行驶至最近的维修站，降低了故障期间的道路占用与道路救援、拖车费用，在保证车辆安全性的同时，更减少了不必要的麻烦。

Description

基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法及其系统
技术领域
本发明涉及电动汽车技术领域，特别是一种基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法及其系统。
背景技术
采用分布式驱动系统的电动汽车，在结构上取消了传统汽车的动力传动系统与机械差速器结构，为实现转向差速、节能降耗、操控稳定性和主动安全性，必须对电动轮驱动汽车进行电子差速控制。分布式驱动系统直接进行车轮驱动，具有可控性好、传动损失低、车身内部空间布置灵活、易于模块化生产等诸多优势。然而对于分布式驱动系统而言,如果电动汽车运行过程中因驱动系统故障而停车，容易对城市道路造成影响，且对于客车等大型纯电动车辆，也不利于车辆检修。
申请号为2014105227558公开了一种纯电动汽车的跛行行驶控制方法及控制系统，通过该系统能够在纯电动汽车出现动力电池电量过低或温度较低、动力系统部件温度过高，或其他一些影响车辆正常安全行驶的故障时，限制动力电池输出功率及驱动电机输出转矩，控制车辆行驶车速在一定的安全范围之内，使驾驶员能够在一定的时间或距离内，做出相应的处理措施。然而对于驱动电机出现严重故障时，无法实现跛行功能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法及其系统，当其中的单个驱动电机发生故障时，基于轮毂（轮边）驱动运行所必须的电子差速系统及配备的传感器，控制驱动电机的输出功率，保证车辆的运行稳定性。
实现本发明目的的技术解决方案为：
一种基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1）：在电动汽车运行过程中，整车控制器根据电动汽车的运行状态，实时判断电机驱动系统是否存在故障，并在出现故障时，整车控制器根据故障类型进行严重度等级划分，严重度等级分为：降功率运行、单电机跛行和整车停机；
步骤（2）：当满足单电机跛行模式的激活条件时，则整车控制器启动单电机跛行模式；整车控制器首先给与电机驱动系统恒定功率以启动电动汽车，电动汽车启动成功后，整车控制器通过控制电机驱动系统保持恒定的车速运行；
步骤（3）：当电动汽车恒速运行过程中，整车控制器根据车身姿态是否稳定，来判断是否需要进行转向；如果车身姿态不稳定，则整车控制器判断是否需要进行转向；如果不需要转向，则启动车辆速度调整模式，执行步骤（4）；如果需要转向，则启动转向跛行模式（5）；如果车身姿态稳定，则直接执行步骤（6）；
步骤（4）：当启动车辆速度调整模式时，整车控制器根据车速自动调整电机驱动系统的输出功率，使得电动汽车保持恒定的车速运行，执行步骤（3）；
步骤（5）：当启动转向跛行模式时，整车控制器根据方向盘转角和车身姿态的信号，整车控制器通过电动助力转向系统实现对电动汽车的前轮转角的控制，直至使车身姿态稳定，无需转向后，启动车辆速度调整模式，执行步骤（4）；
步骤（6）：整车控制器判断是否达到目的地，如果没有达到目的地，则执行步骤（3）；如果到达目的地，则退出单电机跛行模式。
优选地，所述步骤（1）中故障类型分为部件故障、部件完全失效、电机失效、高压储能装置失效、双电机失效和单电机正常；整车控制器首先判断电机驱动系统是否为部件故障，若不是部件故障则整车正常运行，若是部件故障则继续判断是否为部件完全失效；若不是部件完全失效，则判断是否降功率，若是则降功率运行，若不是，则整车停机；若是部件完全失效，则判断是否为电机失效，若不是电机失效则高压储能装置失效，整车停机；若是电机失效，则判断是否为双电机失效；若是双电机失效，则整车停机；若不是双电机失效，则判断是否单电机正常，若是则进入单电机跛行模式。
优选地，所述步骤（2）中整车控制器根据车身姿态传感器和方向盘转角传感器信号来控制电机驱动系统保持恒定的车速运行。
优选地，所述步骤（5）中当电动助力转向系统不能够与整车控制器联动而自动调整转向时，由单电机驱动引起的离心力可通过驾驶员手动调整方向盘来抵消，以维持车辆的运动状态，使得车身姿态稳定。
一种基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制系统，其特征在于，所述系统包括整车控制器、车速传感器、方向盘转角传感器、车身姿态传感器、第一电机驱动系统、第二电机驱动系统、高压柜、电源管理系统和高压储能装置；所述整车控制器分别与车速传感器、方向盘转角传感器、车身姿态传感器、第一电机驱动系统、第二电机驱动系统、电源管理系统相连接，所述高压储能装置的输出端与电源管理系统的输入端相连接，电源管理系统的输出端与高压柜的输入端相连接，高压柜的输出端分别与第一电机驱动系统、第二电机驱动系统相连接；
所述整车控制器接收车速传感器、方向盘转角传感器、车身姿态传感器所采集的信号，整车控制器根据电动汽车的运行状态，实时判断电机驱动系统是否存在故障，并在出现故障时，整车控制器根据故障类型进行严重度等级划分，并根据车速传感器、方向盘转角传感器、车身姿态传感器所采集的信号，调整车辆的恒定速度和稳定性；
所述车速传感器采集车辆的实时车速信号，方向盘转角传感器采集车辆的实时转角信号，车身姿态传感器采集车辆的实时车身姿态信号；所述第一电机驱动系统、第二电机驱动系统均用于驱动电机，控制驱动电机的驱动力矩；
所述高压储能装置为电源管理系统提供电源，电源管理系统为整车控制器提供电源，电源管理系统通过高压储为第一电机驱动系统、第二电机驱动系统提供电源。
优选地，所述第一电机驱动系统和第二电机驱动系统均包括驱动电机和驱动电机控制器。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
本发明基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法及系统，当其中的单个驱动电机发生故障时，基于轮毂（轮边）驱动运行所必须的电子差速系统及配备的传感器，控制驱动电机的输出功率，保证车辆的运行稳定性，可以实现跛行功能，可将车辆及时行驶至最近的维修站，降低了故障期间的道路占用与道路救援、拖车费用，在保证车辆安全性的同时，更减少了不必要的麻烦。
下面结合附图对本发明作进一步详细描述。
附图说明
图1为本发明基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制系统的结构示意图。
图2为本发明基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法中故障控制方法流程图。
图3为本发明基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法中跛行控制方法流程图。
图4为本发明基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制系统自动调整转向的结构示意图。
图5为本发明基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制系统手动调整转向的结构示意图。
具体实施方式
实施例1：
一种基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1）：如图2所示，在电动汽车运行过程中，整车控制器根据电动汽车的运行状态，实时判断电机驱动系统是否存在故障，并在出现故障时，整车控制器根据故障类型进行严重度等级划分，严重度等级分为：降功率运行、单电机跛行和整车停机；所述故障类型分为部件故障、部件完全失效、电机失效、高压储能装置失效、双电机失效和单电机正常；整车控制器首先判断电机驱动系统是否为部件故障，若不是部件故障则整车正常运行，若是部件故障则继续判断是否为部件完全失效；若不是部件完全失效，则判断是否降功率，若是则降功率运行，若不是，则整车停机；若是部件完全失效，则判断是否为电机失效，若不是电机失效则高压储能装置失效，整车停机；若是电机失效，则判断是否为双电机失效；若是双电机失效，则整车停机；若不是双电机失效，则判断是否单电机正常，若是则进入单电机跛行模式；
步骤（2）：如图3所示，当满足单电机跛行模式的激活条件时，则整车控制器启动单电机跛行模式；整车控制器首先给与电机驱动系统恒定功率以启动电动汽车，电动汽车启动成功后，整车控制器根据车身姿态传感器和方向盘转角传感器信号来控制电机驱动系统保持恒定的车速运行；
步骤（3）：当电动汽车恒速运行过程中，整车控制器根据车身姿态是否稳定，来判断是否需要进行转向；如果车身姿态不稳定，则整车控制器判断是否需要进行转向；如果不需要转向，则启动车辆速度调整模式，执行步骤（4）；如果需要转向，则启动转向跛行模式（5）；如果车身姿态稳定，则直接执行步骤（6）；
步骤（4）：当启动车辆速度调整模式时，整车控制器根据车速自动调整电机驱动系统的输出功率，使得电动汽车保持恒定的车速运行，执行步骤（3）；
步骤（5）：如图4和图5所示，当启动转向跛行模式时，整车控制器根据方向盘转角和车身姿态的信号，整车控制器通过电动助力转向系统实现对电动汽车的前轮转角的控制，直至使车身姿态稳定，无需转向后，启动车辆速度调整模式；当电动助力转向系统不能够与整车控制器联动而自动调整转向时，由单电机驱动引起的离心力可通过驾驶员手动调整方向盘来抵消，以维持车辆的运动状态，使得车身姿态稳定，执行步骤（4）；
步骤（6）：整车控制器判断是否达到目的地，如果没有达到目的地，则执行步骤（3）；如果到达目的地，则退出单电机跛行模式。
如图1所示，一种基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制系统，所述系统包括整车控制器、车速传感器、方向盘转角传感器、车身姿态传感器、第一电机驱动系统、第二电机驱动系统、高压柜、电源管理系统和高压储能装置；所述整车控制器分别与车速传感器、方向盘转角传感器、车身姿态传感器、第一电机驱动系统、第二电机驱动系统、电源管理系统相连接，所述高压储能装置的输出端与电源管理系统的输入端相连接，电源管理系统的输出端与高压柜的输入端相连接，高压柜的输出端分别与第一电机驱动系统、第二电机驱动系统相连接；
所述整车控制器接收车速传感器、方向盘转角传感器、车身姿态传感器所采集的信号，整车控制器根据电动汽车的运行状态，实时判断电机驱动系统是否存在故障，并在出现故障时，整车控制器根据故障类型进行严重度等级划分，并根据车速传感器、方向盘转角传感器、车身姿态传感器所采集的信号，调整车辆的恒定速度和稳定性；
所述车速传感器采集车辆的实时车速信号，方向盘转角传感器采集车辆的实时转角信号，车身姿态传感器采集车辆的实时车身姿态信号；所述第一电机驱动系统、第二电机驱动系统均用于驱动电机，控制驱动电机的驱动力矩，所述第一电机驱动系统和第二电机驱动系统均包括驱动电机和驱动电机控制器。
所述高压储能装置为电源管理系统提供电源，电源管理系统为整车控制器提供电源，电源管理系统通过高压储为第一电机驱动系统、第二电机驱动系统提供电源。
本发明基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法及其系统的工作原理：
如图2所示，首先整车控制器根据故障类型进行严重度等级划分，严重度等级分为：降功率运行、单电机跛行和整车停机；当满足单电机跛行模式的激活条件时，则整车控制器启动单电机跛行模式，由高压储能装置提供驱动车辆消耗的能量。
如图3所示，在单电机跛行模式下，整车控制器首先给与恒定功率以启动电动汽车；启动成功后，根据车辆车身姿态传感器的数据，自动调整电机的输出功率，实现车辆恒速运行。同时，整车控制器对电子助力转向系统施加转向调整力矩以保证车辆的稳定性。当检测到转角信号时，启动转向跛行模式。
如图4所示，整车控制器根据车速、方向盘转角、车身姿态等信息，按照预设的控制算法，计算出合适的转向调整力矩、电机驱动力矩，实现控制车辆的恒速稳定运行。
如图5所示，当电动助力转向系统不能与整车控制器联动而自动调整时，可通过驾驶员手动调整方向盘来控制车辆的运行状态，使之按照期望的路径行驶。
综上所述，本发明基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法及系统，当其中的单个驱动电机发生故障时，基于轮毂（轮边）驱动运行所必须的电子差速系统及配备的传感器，控制驱动电机的输出功率，保证车辆的运行稳定性，可以实现跛行功能，可将车辆及时行驶至最近的维修站，降低了故障期间的道路占用与道路救援、拖车费用，在保证车辆安全性的同时，更减少了不必要的麻烦。

Claims (6)

1.一种基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤（1）：在电动汽车运行过程中，整车控制器根据电动汽车的运行状态，实时判断电机驱动系统是否存在故障，并在出现故障时，整车控制器根据故障类型进行严重度等级划分，严重度等级分为：降功率运行、单电机跛行和整车停机；
步骤（2）：当满足单电机跛行模式的激活条件时，则整车控制器启动单电机跛行模式；整车控制器首先给与电机驱动系统恒定功率以启动电动汽车，电动汽车启动成功后，整车控制器通过控制电机驱动系统保持恒定的车速运行；
步骤（3）：当电动汽车恒速运行过程中，整车控制器根据车身姿态是否稳定，来判断是否需要进行转向；如果车身姿态不稳定，则整车控制器判断是否需要进行转向；如果不需要转向，则启动车辆速度调整模式，执行步骤（4）；如果需要转向，则启动转向跛行模式（5）；如果车身姿态稳定，则直接执行步骤（6）；
步骤（4）：当启动车辆速度调整模式时，整车控制器根据车速自动调整电机驱动系统的输出功率，使得电动汽车保持恒定的车速运行，执行步骤（3）；
步骤（5）：当启动转向跛行模式时，整车控制器根据方向盘转角和车身姿态的信号，整车控制器通过电动助力转向系统实现对电动汽车的前轮转角的控制，直至使车身姿态稳定，无需转向后，启动车辆速度调整模式，执行步骤（4）；
步骤（6）：整车控制器判断是否达到目的地，如果没有达到目的地，则执行步骤（3）；如果到达目的地，则退出单电机跛行模式。
2.根据权利要求1所述的基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法，其特征在于，所述步骤（1）中故障类型分为部件故障、部件完全失效、电机失效、高压储能装置失效、双电机失效和单电机正常；整车控制器首先判断电机驱动系统是否为部件故障，若不是部件故障则整车正常运行，若是部件故障则继续判断是否为部件完全失效；若不是部件完全失效，则判断是否降功率，若是则降功率运行，若不是，则整车停机；若是部件完全失效，则判断是否为电机失效，若不是电机失效则高压储能装置失效，整车停机；若是电机失效，则判断是否为双电机失效；若是双电机失效，则整车停机；若不是双电机失效，则判断是否单电机正常，若是则进入单电机跛行模式。
3.根据权利要求1所述的基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法，其特征在于，所述步骤（2）中整车控制器根据车身姿态传感器和方向盘转角传感器信号来控制电机驱动系统保持恒定的车速运行。
4.根据权利要求1所述的基于电动汽车分布式驱动系统的跛行控制方法，其特征在于，所述步骤（5）中当电动助力转向系统不能够与整车控制器联动而自动调整转向时，由单电机驱动引起的离心力可通过驾驶员手动调整方向盘来抵消，以维持车辆的运动状态，使得车身姿态稳定。
5.一种实现权利要求1-4任意一项所述基于电动汽车分布式驱动系统跛行控制方法的控制系统，其特征在于，所述系统包括整车控制器、车速传感器、方向盘转角传感器、车身姿态传感器、第一电机驱动系统、第二电机驱动系统、高压柜、电源管理系统和高压储能装置；所述整车控制器分别与车速传感器、方向盘转角传感器、车身姿态传感器、第一电机驱动系统、第二电机驱动系统、电源管理系统相连接，所述高压储能装置的输出端与电源管理系统的输入端相连接，电源管理系统的输出端与高压柜的输入端相连接，高压柜的输出端分别与第一电机驱动系统、第二电机驱动系统相连接；
所述整车控制器接收车速传感器、方向盘转角传感器、车身姿态传感器所采集的信号，整车控制器根据电动汽车的运行状态，实时判断电机驱动系统是否存在故障，并在出现故障时，整车控制器根据故障类型进行严重度等级划分，并根据车速传感器、方向盘转角传感器、车身姿态传感器所采集的信号，调整车辆的恒定速度和稳定性；
所述车速传感器采集车辆的实时车速信号，方向盘转角传感器采集车辆的实时转角信号，车身姿态传感器采集车辆的实时车身姿态信号；所述第一电机驱动系统、第二电机驱动系统均用于驱动电机，控制驱动电机的驱动力矩；
所述高压储能装置为电源管理系统提供电源，电源管理系统为整车控制器提供电源，电源管理系统通过高压储能装置为第一电机驱动系统、第二电机驱动系统提供电源。
6.根据权利要求5所述的基于电动汽车分布式驱动系统跛行控制方法的控制系统，其特征在于，所述第一电机驱动系统和第二电机驱动系统均包括驱动电机和驱动电机控制器。
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