轮边电机动力系统及其控制方法、故障处理方法与流程

本发明涉及控制技术领域，具体涉及一种轮边电机动力系统及其控制方法、故障处理方法。

背景技术：

电动车以其环保、零排放或低排放，能源来源广泛和均衡，对环境友好等优势成为世界各国研究的热门。与传统汽车相比，电动汽车除能源不同外，车辆驱动的方式也有较大的差异。其中，电动车采用蓄电池、燃料电池或超级电容取代传统的汽油机和柴油机作为整车的动力源，并且整车的驱动方式也与传统汽车不同。

现有的电动车主要采用轮边电机动力系统，请参见图1，主要由整车控制器、集成电机控制器及轮边电机构成。整车控制器接收驾驶员控制油门踏板、制动踏板、方向盘等信息，通过can(controllerareanetwork，控制器局域网络)网络与集成电机控制器中的电机控制器进行通信。系统中的集成电机控制器中设有两个电机控制器，两个电机控制器之间通过两条硬线连接，若是发生停机故障，两个轮边电机控制器需尽量同步输出中断，但是，在系统需要降低功率的情况下，对于这种需要实时响应的故障则无法实现轮边电机的同步。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明实施例提供一种轮边电机动力系统及其控制方法、故障处理方法，以实现轮边电机动力系统中轮边电机故障处理的同步。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明第一方面公开了一种轮边电机动力系统，包括：电源，整车控制器，第一电机控制器，第二电机控制器，与所述第一电机控制器相连的第一轮边电机，以及，与所述第二电机控制器相连的第二轮边电机；

所述电源的输出端口分别与所述第一电机控制器和所述第二电机控制器的供电端相连；

所述整车控制器与所述第一电机控制器、所述第二电机控制器之间通信相连；

所述第一电机控制器与所述第二电机控制器之间通信相连。

可选地，在上述的轮边电机动力系统中，所述第一电机控制器和所述第二电机控制器集成于同一控制器中。

可选地，在上述的轮边电机动力系统中，所述电源通过不同的输出端口分别与所述第一电机控制器和所述第二电机控制器的供电端相连。

可选地，在上述的轮边电机动力系统中，所述整车控制器通过通讯线与所述第一电机控制器、所述第二电机控制器之间通信相连；

所述第一电机控制器与所述第二电机控制器之间通过通讯线通信相连。

本发明第二方面公开了一种轮边电机动力系统的控制方法，应用于如上述第一方面公开的任一所述的轮边电机动力系统中的整车控制器，所述控制方法包括：

依据待控驾驶信息，分别确定向第一电机控制器发送的第一扭矩控制值以及向第二电机控制器发送的第二扭矩控制值；

分别接收所述第一电机控制器反馈的第一当前扭矩限值和所述第二电机控制器反馈的第二当前扭矩限值；

依据电源当前允许的最大输入输出信息，计算得到所述轮边驱动电动机动力系统的最大允许输入扭矩和最大允许输出扭矩；

依据所述第一扭矩控制值和所述第二扭矩控制值，判断所述第一扭矩控制值、所述第二扭矩控制值、所述第一当前扭矩限值、所述第二当前扭矩限值、所述最大允许输入扭矩以及所述最大允许输出扭矩之间的关系是否满足预设条件；

若所述关系满足所述预设条件，则向所述第一电机控制器和所述第二电机控制器发送的控制指令；所述控制指令包括向所述第一电机控制器发送的所述第一扭矩控制值以及向所述第二电机控制器发送的所述第二扭矩控制值。

可选地，在上述的轮边电机动力系统的控制方法中，若t11>0且t22>0，则所述预设条件包括：t11<t13、t22≤t24以及t11+t22≤t6；

若t11<0且t22<0，则所述预设条件包括：|t11|≤|t13|、|t22|≤|t24|以及|t11+t22|≤|t5|；

若t11<0且t22>0，则所述预设条件包括：|t11|≤|t13|、t22≤t24、|t11|≤|t5|以及t22≤t6；

若t11>0且t22>0，则所述预设条件包括：t11≤t13、|t22|≤|t24|、t11≤t5以及|t22|≤|t6|；

其中，t11为所述第一扭矩控制值，t22为所述第二扭矩控制值，t13为所述第一当前扭矩限值，t24为所述第二当前扭矩限值，t5为所述最大允许输入扭矩，t6为所述最大允许输出扭矩。

可选地，在上述的轮边电机动力系统的控制方法中，所述当前允许的最大输入输出信息为电流、电压。

本发明第三方面公开了一种轮边电机动力系统的故障处理方法，应用于如上述第一方面公开的任一所述的轮边电机动力系统，所述故障处理方法包括：

所述轮边电机动力系统中的整车控制器根据实际工况确定是否允许第一电机控制器和第二电机控制器之间进行通信，并实时接收所述第一电机控制器反馈的第一控制信息和所述第二电机控制器反馈的第二控制信息；

所述整车控制器依据所述第一控制信息和所述第二控制信息，向所述第一电机控制器和所述第二电机控制器下发控制指令；并且，若所述整车控制器允许所述第一电机控制器和所述第二电机控制器之间进行通信，则所述第一电机控制器向所述第二电机控制器发送所述第一控制信息、所述第二电机控制器向所述第一电机控制器发送所述第二控制信息。

可选地，在上述的轮边电机动力系统的故障处理方法，所述整车控制器依据所述第一控制信息和所述第二控制信息，向所述第一电机控制器和所述第二电机控制器下发控制指令，包括：

若所述第一控制信息和所述第二控制信息中的一个信息为停机指令信息，则所述整车控制器向所述第一电机控制器和所述第二电机控制器同时下发停机控制指令；

若所述第一控制信息和所述第二控制信息均为降功率控制信息，则所述整车控制器以所述降功率控制信息中最大的降功率数值作为所述第一电机控制器和所述第二电机控制器的降功率系数，向所述第一电机控制器和所述第二电机控制器下发降功率指令。

可选地，在上述的轮边电机动力系统的故障处理方法，在向所述第一电机控制器和所述第二电机控制器下发控制指令之后，还包括：所述第一电机控制器和所述第二电机控制器接收所述控制指令，并依据自身内部判断，响应所述控制指令；

在所述第一电机控制器向所述第二电机控制器发送所述第一控制信息、所述第二电机控制器向所述第一电机控制器发送所述第二控制信息之后，还包括：所述第一电机控制器和所述第二电机控制器根据接收到的控制信息，依据自身内部判断，响应相应的控制信息。

基于上述本发明实施例提供的轮边电机动力系统，该系统中的第一轮边电机与第一电机控制器相连，第二轮边电机与第二电机控制器相连，电源的输出端口分别与第一电机控制器和第二电机控制器的供电端相连，整车控制器与第一电机控制器、第二电机控制器之间通信相连，第一电机控制器和第二电机控制器之间通信相连，能够实现两个电机控制器之间信息的实时交互，并且电机控制器能够解析具体数值，能使得两个轮边电机及时、同步处理各类故障，提高了整车安全性；再者，电源通过不同的输出端口分别为第一电机控制器和第二电机控制器供电，能够使得系统中的轮边电机同时处于不同运行状态，也即一台轮边电机可以驱动，另一台可以能量回收，实现电动车运行工况的完整覆盖，提高了整车的经济性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为现有的一种轮边电机动力系统的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的轮边电机动力系统的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种轮边电机动力系统的控制方法的流程图；

图4为本申请实施例提供的一种轮边电机动力系统的故障处理方法的流程图；

图5为本申请实施例提供的另一种轮边电机动力系统的故障处理方法的流程图。

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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本申请提供了一种轮边电机动力系统，以实现轮边电机动力系统中轮边电机故障处理的同步。

请参见图2，该轮边电机动力系统主要包括：电源101，整车控制器102，第一电机控制器103，第二电机控制器104，与第一电机控制器103相连的第一轮边电机105，以及，与第二电机控制器104相连的第二轮边电机106。

在实际应用中，第一电机控制器103控制与其相连的第一轮边电机105的工作状态，第二电机控制器104控制与其相连的第二轮边电机106的工作状态。当电机控制器接收到整车控制器102下发的指令后，分别控制相应的轮边电机运行，共同驱动整车。

第一电机控制器103和第二电机控制器104可以是单独的个体，也可以集成于同一控制器中。第一电机控制器103和第二电机控制器104的具体形式，可视其应用情况而定，本申请不作具体限定，均属于本申请的保护范围。

电源101的输出端口分别与第一电机控制器103和第二电机控制器104的供电端相连。

在实际应用中，电源101通过不同的输出端口分别与第一电机控制器103和第二电机控制器104的供电端相连，与第一电机控制器103和第二电机控制器104形成不同的高压回路，能够分别对第一电机控制器103和第二电机控制器104进行供电。换言之，第一电机控制器103和第二电机控制器104不共用电源101的同一输出端口。

整车控制器102与第一电机控制器103、第二电机控制器104之间通信相连。

整车控制器102是新能源汽车的核心控制部件，主要功能是解析驾驶员需求，也即根据驾驶员的待控驾驶信息，如挂退档、油门踏板开度值、刹车踏板开度值、方向盘转度等信息，生成相应的控制指令，监控汽车运行状态，协调控制单元等工作，以实现整车的上下电、驱动控制、能量回收、附件控制和故障诊断等功能。

在实际应用中，整车控制器102与第一电机控制器103、第二电机控制器104通信相连的方式可以为有线连接，也可以为无线连接。

若为有线连接，则整车控制器102与第一电机控制器103、第二电机控制器104通过通讯线进行通信。通讯线的具体类型可以为双绞线、同轴电缆或光纤等，还可视其应用环境而定，本申请不作具体限定，均属于本申请的保护范围。

具体的，整车控制器102与第一电机控制器103、第二电机控制器104通过通讯线进行通信后，整车控制器102可通过通讯线接收第一电机控制器103和第二电机控制器104上传的信息。当然，第一电机控制器103和第二电机控制器104也可通过通讯线接收到整车控制器102下发的控制指令。

需要说明的是，整车控制器102与第一电机控制器103、第二电机控制器104通信相连后，可采用can网络进行通信，以实现整车控制器102与第一电机控制器103、第二电机控制器104之间的实时通讯。

电机控制器是通过主动工作来控制与其连接的电机按照设定的方向、速度、角度以及响应时间进行工作的集成电路。

在电动车辆中，电机控制器的功能是根据整车控制器102下发的档位、油门、刹车等控制指令，将动力电池所存储的电能转换为驱动电机所需的能量，以控制电动车辆的启动运行、退进速度、爬坡力度等形式状态，或者帮助电动车刹车，并将部分刹车能量存储到动力电池中。

本申请提供的轮边电机动力系统包括两个电机控制器，分别为第一电机控制器103与第二电机控制器104。系统中的第一电机控制器103与第二电机控制器104之间通信相连。

在实际应用中，第一电机控制器103与第二电机控制器104通信相连的方式可以为有线连接，也可以是无线连接。

第一电机控制器103与第二电机控制器104可通过通讯线进行通信。若通讯线的数量为1，则第一电机控制器103与第二电机控制器104通过一根通讯线进行往返通讯；若通讯线的数量为2，则第一电机控制器103与第二电机控制器104分别通过两路通信线进行往返通信。

通讯线的具体类型为can通讯线、rs485通讯线，或者采用spi(serialperipheralinterface，串行外设接口)通信线进行通讯，当然，还可视其应用环境选择其他的通讯线进行通信，本申请不作具体限定，均属于本申请的保护范围。

同理，第一电机控制器103与第二电机控制104通信相连后，可采用can网络进行通信，以实现第一电机控制器103与第二电机控制器104之间的实时通讯。

需要说明的是，第一电机控制器103和第二电机控制器104通过通讯线连接后，可实现高速实时通讯，两者之间的交互速度可视其应用环境而定，本申请不作具体限定，均属于本申请的保护范围。

还需要说明的是，采用通讯线连接后，进行通信所采用的通信协议可按照通讯线的格式自行定义，本申请不作具体限定，均属于本申请的保护范围。

在本实施例中，第一电机控制器103与第二电机控制器104之间通信相连，能够实现两个电机控制器之间信息的实时交互，并且电机控制器能够解析具体数值，能使得系统中两个轮边电机及时、同步处理各类故障，提高了整车安全性；再者，由于电源101通过不同的输出端口分别为第一电机控制器103和第二电机控制器104供电，能够使得系统中的轮边电机同时处于不同运行状态，也即一台轮边电机可以驱动，另一台可以能量回收，实现电动车运行工况的完整覆盖，提高了整车的经济性。

在图2示出的轮边电机动力系统基础之上，本申请另一实施例还提供了一种轮边电机动力系统的控制方法，应用于轮边电机动力系统中的整车控制器，请参图3，该控制方法主要包括以下步骤：

s101、依据待控驾驶信息，分别确定向第一电机控制器发送的第一扭矩控制值ti1以及向第二电机控制器发送的第二扭矩控制值t22。

待控驾驶信息为驾驶员将要对车辆进行控制的驾驶信息，包括但不仅限于油门踏板开度值、刹车踏板开度值及方向盘转度等信息。

在实际应用中，在整车控制器在接收到待控驾驶信息后，可以根据待控驾驶信息计算得到需要向第一电机控制器发送的第一扭矩控制值t12，以及需要向第二电机控制器发送的第二扭矩控制值t22。该扭矩控制值是满足待控驾驶信息，需要控制轮边电机所达到扭矩的取值。

s102、分别接收第一电机控制器反馈的第一当前扭矩限值t13和第二电机控制器反馈的第二当前扭矩限值t24。

在实际应用中，整车控制器通过通信的方式，实时接收来自电机控制器反馈的当前扭矩限值。当前扭矩限值为电机控制器对轮边电机扭矩进行获取，所得到的扭矩值。

由于轮边电机动力系统中含有两台轮边电机，当前扭矩限值包括了第一电机控制器的第一当前扭矩限值t13，第二电机控制器的第二当前扭矩限值t24。

s103、依据电源当前允许的最大输入输出信息，计算得到轮边驱动电动机动力系统的最大允许输入扭矩t5和最大允许输出扭矩t6。

电源当前允许的最大输入输出信息为：电源当前允许的最大输入电流、电压信息，以及当前允许的最大输出电流、电压信息。

根据电源当前允许的最大输入输出电流、电压等信息，可计算得到轮边驱动电动机动力系统中轮边电机最大允许输入扭矩t5和最大允许输出扭矩t6。

s104、依据第一扭矩控制值t11和第二扭矩控制值t22，判断第一扭矩控制值t11、第二扭矩控制值t22、第一当前扭矩限值t13、第二当前扭矩限值t24、最大允许输入扭矩t5以及最大允许输出扭矩t6之间的关系是否满足预设条件。

若判断出第一扭矩控制值t11、第二扭矩控制值t22、第一当前扭矩限值t13、第二当前扭矩限值t24、最大允许输入扭矩t5以及最大允许输出扭矩t6之间的关系满足预设条件，则执行步骤s105。

s105、向第一电机控制器和第二电机控制器发送的控制指令。

其中，控制指令包括向第一电机控制器发送的第一扭矩控制值以及向第二电机控制器发送的第二扭矩控制值。

在实际应用中：

(1)若t11>0且t22>0，则预设条件包括：t11<t13、t22≤t24以及t11+t22≤t6。

(2)若t11<0且t22<0，则预设条件包括：|t11|≤|t13|、|t22|≤|t24|以及|t11+t22|≤|t5|。

(3)若t11<0且t22>0，则预设条件包括：|t11|≤|t13|、t22≤t24、|t11|≤|t5|以及t22≤t6。

(4)若t11>0且t22<0，则预设条件包括：t11≤t13、|t22|≤|t24|、t11≤t5以及|t22|≤|t6|。

一般情况下，扭矩控制值若为正值则表示其为驱动扭矩，若为负值则表示其为能量回收扭矩；当然，在实际应用中，也可以定义驱动扭矩为负值，能量回收扭矩为正值，用户可视其具体应用环境，自行定义驱动扭矩和能量回收扭矩表示方式，本申请不作具体限定，预设条件所满足的条件适应性改变即可，均属于本申请的保护范围。

实际应用中，可以根据上述示出的关系，得出所发送控制指令中包含的目标扭矩值。由于电机控制器具有数值解析功能，能解析控制指令中的目标扭矩值，并根据该目标扭矩值准确控制轮边电机达到目标扭矩，能够实现两台轮边电机及时同时处理各类故障，提高了整车安全性。

需要说明的是，轮边电机驱动动力系统的故障一般为电机停机故障、电机降功率故障以及电机运行故障。

整车控制器在接收电机控制器上传的故障信息后，依据故障信息判断系统出现的故障类型。当判断出故障类型为电机停机故障后，整车控制器依据该故障信息，向仪表盘发送警报指令，用于提示驾驶员电动车出现电机停机故障。

当判断出故障类型为电机降功率故障或者电机停机故障后，轮边电机动力系统执行故障处理方法，请参图4，该处理方法主要包括以下步骤：

s201、轮边电机动力系统中的整车控制器根据实际工况确定是否允许第一电机控制器和第二电机控制器之间进行通信，并实时接收第一电机控制器反馈的第一控制信息和第二电机控制器反馈的第二控制信息。

实际应用中，在车辆处于启动的情况下，允许第一电机控制和第二电机控制器之间进行通信。

整车控制器通过第一电机控制器和第二电机控制器之间的通信线，实时接收第一电机控制器反馈的第一控制信息和第二电机控制器反馈的第二控制信息。

需要说明的是，电机控制器所反馈的控制信息中包括了停机指令信息和降功率控制信息。停机指令用于控制轮边电机进行停机操作，降功率控制信息用于控制轮边电机进行降功率操作。

s202、整车控制器依据第一控制信息和第二控制信息，向第一电机控制器和第二电机控制器下发控制指令；并且，若整车控制器允许第一电机控制器和第二电机控制器之间进行通信，则第一电机控制器向第二电机控制器发送第一控制信息、第二电机控制器向第一电机控制器发送第二控制信息。

在实际应用中，整车控制器接收到电机控制器反馈的控制信息后，依据该控制信息确定出向电机控制器发送的控制指令，并将该控制指令下发至相应的电机控制器。

若第一控制信息和第二控制信息中的一个信息为停机指令信息，则整车控制器向第一电机控制器和第二电机控制器同时下发停机控制指令。

若第一控制信息和第二控制信息均为降功率控制信息，则整车控制器以降功率控制信息中最大的降功率数值作为第一电机控制器和第二电机控制器的降功率系数，向第一电机控制器和第二电机控制器下发降功率指令。

在执行步骤s202中向第一电机控制器和第二电机控制器下发控制指令之后，请参见图5，该故障处理方法还包括：

s301、第一电机控制器和第二电机控制器接收控制指令，并依据自身内部判断，响应控制指令。

在实际应用中，若电机控制器所接收的控制指令为停机指令，则依据自身内部判断，响应所述停机指令执行停机操作。具体的，当电机控制器接收到的控制指令为停机指令时，则两个电机控制器会同步停机，也即响应停机指令执行停机操作。

若电机控制器所接收的控制指令为降功率指令，则依据自身内部判断，响应降功率指令执行降功率操作。具体的，当整车控制器接收到两台电机控制器的降功率数值不一致时，会取其中较大的一个作为控制指令发送给两个电机控制器，进而使两个电机控制器对相应的轮边电机执行降功率操作、响应降功率指令执行降功率操作。

在执行步骤s202中第一电机控制器向第二电机控制器发送第一控制信息、第二电机控制器向第一电机控制器发送第二控制信息之后，请参见图5，该故障处理方法还包括：

s302、第一电机控制器和第二电机控制器根据接收到的控制信息，依据自身内部判断，响应相应的控制信息。

具体的，任一电机控制器所发出的控制信息为停机指令信息，则两个电机控制器之间会通过通讯线进行实时通信，及时同步对轮边电机执行停机操作，响应停机指令信息执行停机操作。而若两台电机控制器所发送的降功率控制信息中的降功率数值不一致，则电机控制器之间通过通讯线实时交互信息，并将获取到的对方信息进行解析且比较降功率控制信息中降功率数值，以两者所发送的降功率控制信息中降功率数值较大值作为电机控制器的降功率系数，执行降功率操作，也即响应降功率控制信息执行降功率操作。

在本实施例中，当发生停机故障时，两个电机控制器通过通讯线实现信息交互，能够同步处理停机故障；当发生降功率故障时，两个电机控制器之间能够实时获取对方具体降功率的取值，从而能够保证两个控制器实时响应降功率指令，对轮边电机执行降功率操作，避免通过整车控制器转发信息电机控制器才能获取对方信息产生的迟延。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。