電動汽車驅動系統失效情況分析

高超

摘 要：電動汽車的動力列車主要由4個輪轂馬達構成。每個輪轂都配備有輪轂馬達驅動系統。與當前燃料車的發動機相比，輪轂馬達可以更快、更準確地產生扭矩。扭矩控制更準確，車輛整體控制速度更快，更穩定。功率和控制單元通過電纜向驅動馬達發送電能和控制信號。車輛的機械部分發生故障時，傳統汽車不會顯示異常噪音和振動等警告信息，電動汽車也是如此，這就是安全隱患之一。因此，為電動汽車驅動系統設計相關的故障控制系統是非常必要的。

關鍵詞：電動汽車 驅動系統 輪內電機 故障

1 引言

電機由定子、轉子、繞組、外殼等組件構成。由于輪轂電機的構造復雜，工作環境往往處于潮濕、灰塵、高溫等環境中。因此，馬達本身可能受到軸承損傷、馬達相位損失、永久磁鐵弱化的影響。例如，由于致動器和控制系統的復雜化，會發生各種機械故障和控制器相關的故障，獨立驅動電動汽車的動力傳動系統容易發生故障。獨立駕駛的電動汽車和傳統燃料汽車的另一個區別是使用更多的遙控傳輸系統。功率銀行和控制單元通過電纜向驅動馬達發送電能和控制信號。車輛的機械部分發生故障時，以往的車不會顯示異響或振動等警告信息。這也是獨立驅動電動汽車安全上的危險之一。因此，設計用于獨立驅動的電動車推進系統的相關故障控制系統的必要性非常高[1]。

2 驅動系統失效的定義

獨立驅動電動汽車的驅動系統可能會由于任何部件的故障，導致電機的輸出轉矩不能達到所需的轉矩，或者驅動電機的輸出轉矩卡在某個值上，無法連續輸出。導致驅動電機部分或全部故障的類似故障，將直接影響車輛的橫擺角速度和質心的側滑角，從而影響車輛的穩定性。故障發生時的車速高的話，車輛會瞬間失去控制，導致悲慘的結果。車輛旋轉過程中發生故障的話，由于驅動系統失效引起的偏航時刻會影響車輛的轉向精度，成為轉向過度或轉向不足，車輛的危險性會大幅度提高[2]。

3 失效直接置零分析

3.1 失效-行駛模式

如果故障只涉及同一軸上的一個驅動馬達或兩個驅動馬達，則會與零調整測量的結果相同。也就是說，有故障的軸上兩個驅動馬達的輸出扭矩為零，輸出數據會丟失，發生失效情況。可以確定軸上的兩個牽引馬達所提供的扭矩，在這種情況下，車輛能夠保持一定的功率，但是如果將失去的驅動力施加到通常的驅動引擎上，則有可能超過引擎的最大輸出扭矩。此時，驅動馬達只能降低最大扭矩輸出。此時，驅動結構由驅動變為兩輪驅動。因此，這種類型的障礙被分類，有16種障礙。根據與故障相關的驅動馬達數量，故障可以分為以下兩種。

（1）故障與單個驅動馬達有關：左前輪驅動馬達、右前輪驅動馬達、左后輪驅動馬達、右后輪驅動馬達。此時，驅動馬達的故障可能是部分故障或完全故障。因此，總共有8個故障。

（2）故障涉及兩臺同軸電機：前橋兩臺驅動電機均部分故障，前橋一臺驅動電機部分故障，后橋一臺驅動電機完全故障，前橋兩臺驅動電機完全故障，后橋兩臺驅動電機部分故障。一個后橋驅動電機部分故障，另一個完全故障，兩個后橋驅動電機全部故障。

進行零設定測定后，上述兩種故障的影響相同。同一軸上的一個驅動馬達或兩個驅動馬達發生故障時，所產生的故障是部分故障或完全故障中的一個，最終剩余正常的驅動軸。兩個驅動馬達提供必要的驅動力，車輛在特定條件下也能保持動力輸出。

3.2 失效-停車模式

與前一節的故障不同的是，故障涉及兩個驅動軸時，在進行零起動測量后，所有驅動馬達的扭矩輸出變為零，車輛的輸出完全丟失，車輛的輸出完全丟失。停止。這樣的失敗有很多。考慮到驅動馬達的部分或整體故障，以及故障馬達的配置和組合，共計算出64種可能情況。因為故障很多，所以我列舉幾個有代表性的問題。根據有缺陷的馬達數量進行分類。

（1）故障與兩個不同的驅動馬達有關：左前部驅動馬達和左后部驅動馬達、左前部驅動馬達和右后輪驅動馬達、右前部驅動馬達和左后輪驅動馬達、左后輪驅動馬達。將部分故障和完全故障這兩個原因相加，通過排列、組合法合計計算16例。

（2） 故障涉及三臺驅動電機：兩臺前橋驅動電機和一臺后橋驅動電機，兩臺后橋驅動電機和一臺前橋驅動電機，加上部分故障和完全故障兩個因素。（3） 故障涉及四臺驅動電機：四臺電機部分故障，一臺電機完全故障，另外三臺電機部分故障，兩臺電機完全故障，另外兩臺電機部分故障，三臺電機完全故障，其余一臺電機部分故障，四臺電機全部故障。經過排列組合計算，共有16種情況。

驅動馬達發生故障，驅動馬達無法提供所需的輸出扭矩時，無論因故障驅動馬達的輸出容量是否完全丟失，均將故障驅動馬達的輸出扭矩直接設定為零，僅兩個結果。一個是，車輛可以繼續駕駛，但故障之前不能保證能源性能。第二，車輛停止，車輛失去動力。實際上，這種方法可以起到控制牽引馬達發生故障時車輛的容錯運行的作用，但是在上述分類中，可以通過使用獨立駕駛的優點來達到穩定車輛的目的。

4 部分失效分析

4.1 車輛的前驅動軸

獨立驅動車的前驅動程序不僅提供輸出扭矩，還負責轉向任務。因此，如果前輪軸發生故障，則前輪軸左右的驅動馬達會產生不必要的扭矩差。車輛直行時，司機首先期待左右前輪驅動馬達的輸出扭矩相等，期待扭矩差為零。但是，2個變速電動機的1個或2個發生故障時，2個變速電動機的輸出扭矩不同，扭矩差不是0。車輛旋轉時，前動力驅動馬達在轉向半徑上會產生差異。與此對應的輸出扭矩的不同。發生故障時會產生扭矩差。這是不期望的扭矩差，使旋轉半徑發生變化，成為車輛偏離目的路線的原因。因此，根據這兩個動作條件所產生的不需要的扭矩不同，車輛的方向也會發生變化。接著，故障模式的扭矩再分配控制戰略是，在有無故障或輕微故障的情況下模擬驅動馬達的故障，因此兩個前置驅動電動機處于相同的故障狀態保證前面驅動的輸出扭矩差為期望值。速度。扭矩差和功率損失由后軸驅動馬達補償，車輛方向不變，保持車輛動力。

4.2 車輛的后驅動軸

后輪軸雖然不能繼承轉向功能，但是其力量的損失必須由前輪軸補償。因此，故障只會影響后輪軸，但轉矩的再分配會影響前輪軸的牽引馬達。后軸驅動馬達發生故障時，驅動力的損失由同一側的前軸驅動馬達補充，但前軸驅動馬達繼承了轉向功能，仍然需要保持必要的扭矩差。因此，兩個前置驅動馬達必須增加相同的扭矩。

與前款相同，后輪軸驅動馬達發生故障時，比較后輪軸驅動馬達的故障原因，選擇故障原因最小的，即變速器最重要的發動機故障原因，比較后輪的2個故障。動力驅動馬達，這些因素都被設定為更小的故障因素，增加了兩個氟利昂丙烯醇發動機的故障因素來補償后車軸驅動馬達的損失功率。

4.3 車輛的前軸和后軸

由于前輪軸和后輪軸同時發生故障，可能涉及2個驅動馬達或3個或4個驅動馬達。與前兩種模式不同，如果故障與兩個驅動軸相關，則沒有其他正常的驅動軸提供補償驅動力。因此，在這種故障模式下，主要的目的是確保車輛的穩定性。也就是說，必須確認車輛在不錯誤旋轉的方向上，后車軸驅動馬達必須保持偏航力矩。車輛當兩個以上的前驅動程序和后部驅動馬達發生故障時，為了確保前驅動電動機的預想扭矩差需要將兩個前驅動馬達的故障系數調整為兩個中最小的值。故障原因：后輪驅動馬達無法補償前輪驅動馬達的驅動力，但由于輸出扭矩左右不同，無法影響車輛的偏航力矩，因此兩者的輸出扭矩必須保持相同狀態。因此，兩個后丙烯醇驅動馬達也必須設定為兩個值中的較小值。

4.4 異軸雙驅動電機完全失效

其他輪轂正常工作或部分或完全有缺陷。根據以上的指導方針，最初是在前Acurs和后Acurs中發生故障，之后，為了彌補失去的驅動力，沒有正常的驅動驅動程序。第二，理想的轉矩是保持車輛的偏航力矩和前油門的轉矩之間的差異。因此，前車軸和后車軸都有完全故障的驅動馬達，故障率最小的兩個車軸是正常的，因此必須采用前車軸故障率最小的兩個車軸。此時，復位失敗的主要原因需要更低的失敗因素值。

5 結語

本文將說明傳輸系統故障控制的原理和傳輸系統故障控制的理論基礎。接著，設計了輸電系統故障控制的具體結構，詳細說明了控制邏輯和控制結構。模型和上級水平的控制器被說明，理論性地被構筑，上位水平計算車輛的穩定位置必要的追加的偏向力矩。最后，提供了基于故障原因復位規則、故障原因復位規則和故障原因復位的扭矩再分配控制戰略。

參考文獻：

[1]楊文榮，孫亞男，王子龍，等.電動汽車電機驅動系統傳導干擾分析與實驗[J].實驗技術與管理，2020，037（003）：120-124.

[2]郭金剛，董昊軒.轂電機驅動電動汽車動力系統優化匹配[J].公路交通科技，2019，v.36;No.295（07）：154-162.