本发明属于轮毂电机分布式驱动汽车控制技术领域，具体涉及一种轮毂电机驱动混合动力汽车失效控制系统及方法。
背景技术：
如图1所示，轮毂电机驱动混合动力汽车失效控制系统主要由发动机-发电机直连系统、动力电池-高压管理系统、轮毂电机-轮毂电机控制器驱动系统、电子踏板系统、整车控制器组成，各个系统之间通过高压电缆进行能量传递、通过低压can线进行信息交互。与传统车辆相比，系统复杂程度大、各个系统状态信息庞杂，因此，如何主动判断失效故障发生的趋势、合理地进行整车冗余控制、设计出较好的控制系统架构是整车失效故障控制系统的关键技术之一。
与集中式驱动电动汽车相比，分布式轮毂电机驱动汽车可以单独对各个车轮进行精确控制。一方面可以提高车辆在动力性、通过性、驱动防滑、车辆稳定性、整车效率优化方面的控制效果；另一方面，车辆其余系统失效故障的发生会直接对各个车轮的驱动状态、车辆行驶稳定性产生影响。因此，如何使各个系统的失效故障处理模块与轮毂电机驱动系统协调工作以保证车辆行驶稳定性与安全性是整车失效故障控制系统的难点之一。
同时，多个轮毂电机驱动系统的失效故障有多种组合状态，不同的组合状态需要采用不同的处理方法以保证在各种行驶工况下的行车安全性。因此，基于汽车动力学的轮毂电机驱动系统失效故障处理模块设计是整车失效故障控制系统的难点之一。
技术实现要素：
本发明要解决的技术问题是：提供一种轮毂电机驱动混合动力汽车失效控制系统及方法，以保证车辆在面对失效故障时的行驶稳定性。
本发明为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种轮毂电机驱动混合动力汽车失效控制方法，其特征在于：它包括以下步骤：
s1、失效故障趋势识别：根据不同的失效故障所对应的特征参数，选择多种报文信号对失效故障进行趋势识别或判定；具体包括：
电子踏板失效故障识别：根据电子踏板的开度信号，对电子踏板系统已发生的失效故障进行逻辑判断与识别；
动力电池-高压管理系统故障识别：根据高压管理系统反馈给整车控制器的能表征动力电池和整车高压安全系统失效故障的报文信息，对动力电池、车辆高压安全系统发生失效故障的类型和可能性进行失效故障趋势识别，并对已发生的动力电池、车辆高压安全系统失效故障的类型进行识别；
发动机-发电机直连系统故障识别：根据发电机、发动机反馈给整车控制器的能表征发电机和发动机失效故障的报文信息，结合发电机的母线电压、母线电流、发电机转速、发电机定子温度和发电机控制器温度，对发电机、发动机发生失效故障的类型和可能性进行失效故障趋势识别，并对已发生的发电机、发动机失效故障的类型进行识别；
分布式轮毂电机驱动系统：根据轮毂电机驱动系统反馈给整车控制器的能表征各个轮毂电机驱动系统失效故障的报文信息，结合各轮毂电机的母线电压、母线电流、轮毂电机转速、轮毂电机定子温度和轮毂电机控制器温度，对各个轮毂电机驱动系统发生失效故障的类型和可能性进行失效故障趋势识别，并对已发生的各个轮毂电机驱动系统失效故障的类型进行识别；
s2、失效故障预处理：根据失效故障趋势识别结果，通过主动调整分布式轮毂电机驱动系统的控制策略进行失效故障预处理；具体包括：
动力电池-高压管理系统失效故障预处理：通过限制整车需求功率、控制声光报警装置来提示驾驶员，保证车辆安全减速；
发动机-发电机直连系统失效故障预处理：通过限制整车需求功率、控制声光报警装置来提示驾驶员，保证车辆安全减速；
分布式轮毂电机驱动系统失效故障预处理：计算车速、车身姿态信号，限制目标轮毂电机与同轴对侧轮毂电机的需求功率、控制声光报警装置来提示驾驶员，保证车辆安全减速；
s3、已发生的失效故障分级后处理：按照严重程度对已发生的失效故障进行警告和报警两级分级，按级别分别处理；具体包括：
电子踏板系统处理：当只有某一路电子踏板的开度信号有故障，则为警告，则采用一路正常的开度信号以传达驾驶员意图，并将发送给各个轮毂电机驱动系统的扭矩命令减半；若两路开度信号均有故障，则为报警，则限制所有轮毂电机驱动系统的输出功率，进入跛行模式；
动力电池-高压管理系统处理：警告，则动力电池自行限制充放电功率，限制所有轮毂电机驱动系统的输出功率，进入跛行模式；报警，则切断整车高压，车辆由驾驶员操作刹车踏板减速直至停车；
发动机-发电机直连系统处理：警告，则发动机-发电机系统自行限制输出功率，同时限制发送给各个轮毂电机驱动系统的扭矩命令；报警，则发动机-发电机直连系统进入卸载保护模式工作，发电机空转，限制所有轮毂电机驱动系统的输出功率，进入跛行模式；
分布式轮毂电机驱动系统处理：警告，则轮毂电机驱动系统自行限制输出功率，整车控制器同步限制目标轮毂电机驱动系统与同轴对侧轮毂电机驱动系统的力矩命令以避免附加横摆力矩的产生；报警，则轮毂电机驱动系统卸载空转，限制整车需求功率，车辆进入刹车优先模式，驾驶员通过转向助力、刹车助力系统安全停车。
按上述方法，本方法还包括高压上电自检测：在高压上电环节对车辆各个系统是否存在失效故障进行检验，若存在失效故障或can线通信问题，则整车控制器判断高压上电不成功，无法行车。
按上述方法，所述的电子踏板的开度信号通过转角传感器采集，经过ad转换后通过均值滤波技术进行滤波，输出2路在行程内具有2倍比例关系的一高一低数字信号。
按上述方法，利用所述的一高一低数字信号，运用变化率限值诊断模块，将电子踏板系统的失效故障分成突变与停滞两种；
所述的变化率限值诊断模块具体按以下方式进行判断：若pedal_h或pedal_l两次采样数值不变且在2n次采样中发生次数超过n次或连续发生n次，则认为出现了电子踏板停滞故障；若pedal_h或pedal_l两次采样数值之差超过阈值且2n次采样中发生次数超过n次或连续发生n次，则认为出现了电子踏板突变故障；n为预设的采样次数。
按上述方法，在进行电子踏板系统的失效故障的判断时，将一高一低数字信号存在的偶发性故障和短时干扰进行过滤，所述的偶发性故障和短时干扰为故障或数字信号干扰时间少于预定的秒数。
按上述方法，以高数字信号为准进行电子踏板系统的开度计算，低数字信号用于与高数字信号比较，进行数字信号合理性故障判断。
按上述方法，计算得到的电子踏板系统的开度，与预存的开度阈值进行比较，判断信号线路对地短路、对电源短路和开路的失效故障。
按上述方法，所述的s3中，还按级别进行声光报警。
一种轮毂电机驱动混合动力汽车失效控制系统，其特征在于：包括发电机控制器、发电机、动力电池-高压管理系统、整车控制器、电子踏板系统、轮毂电机、轮毂电机控制器和存储器；其中，
发电机的驱动信号输入端、状态反馈信号输出端分别与发电机控制器的驱动信号输出端、发电机状态反馈信号输入端连接，发电机控制器的控制信号输入端、状态反馈信号输出端分别与整车控制器的控制信号输出端、状态反馈信号输入端连接；
动力电池-高压管理系统的控制信号输入端、状态反馈信号输出端分别与整车控制器的控制信号输出端、状态反馈信号输入端连接；
电子踏板系统包括电子制动踏板和电子加速踏板，电子制动踏板和电子加速踏板分别通过转角传感器输出模拟开度信号，经过ad转换装置转变为数字信号，数字信号输出端与整车控制器的状态反馈信号输入端连接；
轮毂电机的驱动信号输入端、状态反馈信号输出端分别与轮毂电机控制器的驱动信号输出端、轮毂电机状态反馈信号输入端连接，轮毂电机控制器的控制信号输入端、状态反馈信号输出端分别与整车控制器的控制信号输出端、状态反馈信号输入端连接；
当四个轮毂电机处于驱动状态下，动力电池组与发电机协调配合，驱动负荷较低时，动力电池接收发电机多余的电能，驱动负荷较高时，动力电池与发电机一起向轮毂电机提供电能；
发电机与发动机系统之间采用机械连接，发动机带动发电机发电；
存储器中存有控制器程序供整车控制器调用，从而完成所述的轮毂电机驱动混合动力汽车失效控制方法。
本发明的有益效果为：电子踏板、动力电池-高压管理系统、发动机-发电机直连系统、分布式轮毂电机驱动系统之间的失效故障判断和处理为并联架构，各自对即将发生和已经发生的失效故障进行判断，相互之间协同工作，在保证整车行驶安全性的前提下能够主动调整分布式轮毂电机驱动系统的控制策略以保证车辆在面对失效故障时的行驶稳定性，并且对已发生的失效故障进行分级处理。
附图说明
图1为整车失效故障处理模块的并联结构图。
图2为电子踏板系统分级失效故障处理方法架构图。
图3为动力电池-高压管理系统分级失效故障处理方法架构图。
图4为发动机-发电机直连系统分级失效故障处理方法架构图。
图5为分布式轮毂电机驱动系统分级失效故障处理方法架构图。
具体实施方式
下面结合具体实例和附图对本发明做进一步说明。
本发明提供一种轮毂电机驱动混合动力汽车失效控制系统，如图1所示，包括发电机控制器、发电机、动力电池-高压管理系统、整车控制器、电子踏板系统、轮毂电机、轮毂电机控制器和存储器，互相之间通过can线进行通信或者通过高压电缆传递电能。其中，整车控制器起到了判断识别、调动其他系统协同工作的作用。其中，
发电机的驱动信号输入端、状态反馈信号输出端分别与发电机控制器的驱动信号输出端、发电机状态反馈信号输入端连接，发电机控制器的控制信号输入端、状态反馈信号输出端分别与整车控制器的控制信号输出端、状态反馈信号输入端连接；
动力电池-高压管理系统的控制信号输入端、状态反馈信号输出端分别与整车控制器的控制信号输出端、状态反馈信号输入端连接；
电子踏板系统包括电子制动踏板和电子加速踏板，电子制动踏板和电子加速踏板分别通过转角传感器输出模拟开度信号，经过ad转换装置转变为数字信号，数字信号输出端与整车控制器的状态反馈信号输入端连接；
轮毂电机的驱动信号输入端、状态反馈信号输出端分别与轮毂电机控制器的驱动信号输出端、轮毂电机状态反馈信号输入端连接，轮毂电机控制器的控制信号输入端、状态反馈信号输出端分别与整车控制器的控制信号输出端、状态反馈信号输入端连接；
当四个轮毂电机处于驱动状态下，动力电池组与发电机协调配合，驱动负荷较低时，动力电池接收发电机多余的电能，驱动负荷较高时，动力电池与发电机一起向轮毂电机提供电能；
发电机与发动机系统之间采用机械连接，发动机带动发电机发电；
存储器中存有控制器程序供整车控制器调用，从而完成轮毂电机驱动混合动力汽车失效控制方法。
所述的轮毂电机驱动混合动力汽车失效控制方法，它包括以下步骤：
s1、失效故障趋势识别：根据不同的失效故障所对应的特征参数，选择多种报文信号对失效故障进行趋势识别或判定；具体包括：
电子踏板失效故障识别：根据电子踏板的开度信号，对电子踏板系统已发生的失效故障进行逻辑判断与识别。
电子踏板工作时，踏板上装配的转角传感器会输出模拟信号，而模拟信号采集后难免有脉冲干扰，运用均值滤波技术对电子踏板输出的数字信号进行滤波，有效提高了数字信号的平滑度；同时将电子踏板的两路输出数字信号设定为高、低两路：pedal_input_h和pedal_input_l，两路信号在行程内具有2倍比例关系：pedal_input_h≈pedal_input_l*2，双通道设置与单通道设置相比容错率更高、故障识别效果更好。所述的失效故障包括数字信号突变故障、数字信号停滞故障、数字信号合理性故障、电子踏板线路对地短路故障、电子踏板线路对电源短路故障和电子踏板线路开路故障。
电子踏板的数字信号经过滤波后通过特定的分辨率进行解析，使加速、制动踏板输出的数字信号以百分比的形式表示踏板的实时开度、较好的反映驾驶员的意图，进而整车控制器根据行车模式（混合动力驱动/纯电动）计算动力系统的实时峰值输出功率并与电子加速踏板输出的踏板实时开度（百分比）相乘即得到整车控制器实时发送至轮毂电机驱动系统的功率请求，同时还有多种冗余控制在实时影响该功率请求，如驱动防滑控制、驱动力自适应控制、发电机加载控制、动力电池充放电功率自适应控制等。但是当电子踏板的转角传感器出现故障时，数字信号会出现失真的问题，整车无法响应驾驶员意图，甚至会严重影响整车的行驶安全性；针对上述情况，根据得到的经过滤波处理的电子踏板两路输出信号pedal_input_h、pedal_input_l，运用变化率限值诊断，将数字信号的失效故障分成突变与停滞两种。若pedal_h或pedal_l两次采样数值不变且在200次采样中发生次数超过预定的采样次数（例如100次）或连续发生预定的采样次数（例如100次），则认为出现了电子踏板停滞故障；若pedal_h或pedal_l两次采样数值之差超过阈值且预定的采样次数（例如200次）采样中发生次数超过一半或连续发生一半次数，则认为出现了电子踏板突变故障。
双通道信号存在偶发性故障和短时干扰，因而会短时、突然地触发电子踏板系统的失效故障分级处理模块，进而影响电子踏板系统对驾驶员意图识别的连续性，导致行驶平顺性受到极大的负面影响；针对上述情况，运用故障消抖技术，将双通道信号存在的偶发性故障或短时干扰进行有效过滤，避免了失效保护程序的短时触发。
根据得到的电子踏板两路输出信号中的高路信号pedal_input_h进行踏板开度计算，同时运用双通道比较方法，根据步骤2-1得到的电子踏板两路输出信号中的低路信号pedal_input_l实时监控高路数字信号是否存在合理性故障。
根据得到的电子踏板两路输出信号，采用阈值诊断/极限值诊断方法，将滤波后的加速/制动踏板信号与预存在整车控制器中的阈值进行比较，可以有效诊断信号线路对地短路、对电源短路和开路等故障。
动力电池-高压管理系统故障识别：根据高压管理系统（bms）反馈给整车控制器的能表征动力电池和整车高压安全系统失效故障的报文信息，对动力电池、车辆高压安全系统发生失效故障的类型和可能性进行失效故障趋势识别，并对已发生的动力电池、车辆高压安全系统失效故障的类型进行识别。
发动机-发电机直连系统故障识别：根据发电机、发动机反馈给整车控制器的能表征发电机和发动机失效故障的报文信息，结合发电机的母线电压、母线电流、发电机转速、发电机定子温度和发电机控制器温度，对发电机、发动机发生失效故障的类型和可能性进行失效故障趋势识别，并对已发生的发电机、发动机失效故障的类型进行识别。
分布式轮毂电机驱动系统：根据轮毂电机驱动系统反馈给整车控制器的能表征各个轮毂电机驱动系统失效故障的报文信息，结合各轮毂电机的母线电压、母线电流、轮毂电机转速、轮毂电机定子温度和轮毂电机控制器温度，对各个轮毂电机驱动系统发生失效故障的类型和可能性进行失效故障趋势识别，并对已发生的各个轮毂电机驱动系统失效故障的类型进行识别。
s2、失效故障预处理：根据失效故障趋势识别结果，通过主动调整分布式轮毂电机驱动系统的控制策略进行失效故障预处理；具体包括：
动力电池-高压管理系统失效故障预处理：识别出动力电池有出现失效故障的趋势或整车高压系统有安全隐患后，整车控制器将油门踏板分辨率减半、控制声光报警装置，使驾驶员与动力电池-高压管理系统失效故障处理模块协同工作，在保证车辆安全减速的前提下，尽可能地将失效故障控制在未触发状态。
发动机-发电机直连系统失效故障预处理：识别出发电机、发动机有出现失效故障的趋势后，整车控制器将油门踏板分辨率减半、控制声光报警装置，使驾驶员与发动机-发电机直连系统失效故障处理模块协同工作，在保证车辆安全减速的前提下，尽可能地将失效故障控制在未触发状态。
分布式轮毂电机驱动系统失效故障预处理：识别出某个或多个轮毂电机-轮毂电机控制器系统有出现失效故障的趋势后，综合计算车速、车身姿态信号得到力矩命令调节量△t，在保证行驶稳定性的前提下，整车控制器根据△t同步降低发送至目标轮毂电机与同轴对侧轮毂电机的力矩命令、控制声光报警装置，使驾驶员与分布式轮毂电机驱动系统失效故障处理模块协同工作，在保证车辆安全减速的前提下，尽可能地将失效故障控制在未触发状态。
s3、已发生的失效故障分级后处理：按照严重程度对已发生的失效故障进行警告“warning”和报警“alarm”两级分级，按级别分别处理。当车辆有发生失效故障的趋势后，整车控制器将主动调整车辆需求功率并配合驾驶员减速操作使车辆安全减速，若车辆降速后，失效故障发生趋势未能得到有效遏制，车辆随后发生失效故障，各个并联工作模块开始进行失效故障的分级后处理。具体包括：
电子踏板系统处理：当只有某一路电子踏板的开度信号有故障，则为警告，则采用一路正常的开度信号以传达驾驶员意图，并将发送给各个轮毂电机驱动系统的扭矩命令减半；若两路开度信号均有故障，则为报警，则限制所有轮毂电机驱动系统的输出功率，进入跛行模式。具体的，处理电子踏板系统“warning”预警故障：整车控制器采用一路正常的踏板信号以传达驾驶员意图，并将发送给各个轮毂电机驱动系统的扭矩命令减半，从而使车辆运行在相对安全的低功率状态，整车控制器触发“warning”报警信号。处理电子踏板系统“alarm”预警故障：整车控制器根据计算得到的慢速行驶阻力功率重度限制所有轮毂电机驱动系统的输出功率，将车辆最高车速限制在5km/h以内，即进入跛行模式，整车控制器触发“alarm”报警信号。
动力电池-高压管理系统处理：警告，则动力电池自行限制充放电功率，限制所有轮毂电机驱动系统的输出功率，进入跛行模式；报警，则切断整车高压，车辆由驾驶员操作刹车踏板减速直至停车。具体的，处理动力电池-高压管理系统“warning”预警故障：动力电池自行限制充放电功率，考虑到失效等级若继续升级，整车高压将被切断，失去刹车、转向助力，驾驶员无法安全操控车辆停车，因而整车控制器根据计算得到的慢速行驶阻力功率重度限制所有轮毂电机驱动系统的输出功率，将车辆最高车速限制在5km/h以内，即进入跛行模式，同时触发“warning”信号。处理动力电池-高压管理系统“alarm”预警故障：动力电池-高压系统切断整车高压，车辆由驾驶员操作刹车踏板减速直至停车，同时触发“alarm”信号。
发动机-发电机直连系统处理：警告，则发动机-发电机系统自行限制输出功率，同时限制发送给各个轮毂电机驱动系统的扭矩命令；报警，则发动机-发电机直连系统进入卸载保护模式工作，发电机空转，限制所有轮毂电机驱动系统的输出功率，进入跛行模式。具体的，处理发动机-发电机直连系统“warning”预警故障：发动机-发电机系统自行限制输出功率，同时整车控制器根据计算得到的中速行驶阻力功率限制所有轮毂电机驱动系统的输出功率，将车辆最高车速限制在30km/h以内，即限制发送给各个轮毂电机驱动系统的扭矩命令并触发“warning”预警信号。处理发动机-发电机直连系统“alarm”报警故障：发动机-发电机直连系统进入卸载保护模式工作，发电机空转，以防止发电机系统发生不可逆的损坏，整车控制器根据计算得到的慢速行驶阻力功率重度限制所有轮毂电机驱动系统的输出功率，将车辆最高车速限制在5km/h以内，即纯电跛行模式，同时触发“alarm”信号。
分布式轮毂电机驱动系统处理：警告，则轮毂电机驱动系统自行限制输出功率，整车控制器同步限制目标轮毂电机驱动系统与同轴对侧轮毂电机驱动系统的力矩命令以避免附加横摆力矩的产生；报警，则轮毂电机驱动系统卸载空转，限制整车需求功率，车辆进入刹车优先模式，驾驶员通过转向助力、刹车助力系统安全停车。具体的，处理分布式轮毂电机驱动系统“warning”预警故障：轮毂电机驱动系统自行限制输出功率，整车控制器同步限制目标轮毂电机驱动系统与同轴对侧轮毂电机驱动系统的力矩命令以避免附加横摆力矩的产生，同时触发“warning”信号。处理分布式轮毂电机驱动系统“alarm”报警故障：轮毂电机驱动系统卸载空转，为防止轮毂电机系统发生不可逆的损坏，并保证车辆的行驶稳定性，将整车需求功率降为零，车辆进入刹车优先模式，驾驶员通过转向助力、刹车助力系统安全停车，同时触发“alarm”信号。
本方法还包括高压上电自检测：在高压上电环节对车辆各个系统是否存在失效故障进行检验，若存在失效故障或can线通信问题，则整车控制器判断高压上电不成功，无法行车。
本发明的整车失效故障处理模块不仅仅适用于图1所示的串联式混合动力轮毂电机分布式驱动汽车，采用电动轮分布式驱动的新能源车辆均可以运用本发明对整车失效故障进行识别与处理，保证高度电动化的分布式驱动车辆在上电、行驶过程中安全应对高压驱动部件、高压储能部件以及电动化附件发生的失效故障。
以上实施例仅用于说明本发明的设计思想和特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本发明的保护范围不限于上述实施例。所以，凡依据本发明所揭示的原理、设计思路所作的等同变化或修饰，均在本发明的保护范围之内。