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电动汽车驱动系统失效情况分析
高超
南京司凯奇汽车科技有限公司　江苏省南京市　210012
摘 要： 电动汽车的动力列车主要由4个轮毂马达构成。每个轮毂都配备有轮毂马达驱动系统。与当前燃料车的发动机相比，轮毂马达可以更快、更准确地产生扭矩。扭矩控制更准确，车辆整体控制速度更快，更稳定。功率和控制单元通过电缆向驱动马达发送电能和控制信号。车辆的机械部分发生故障时，传统汽车不会显示异常噪音和振动等警告信息，电动汽车也是如此，这就是安全隐患之一。因此，为电动汽车驱动系统设计相关的故障控制系统是非常必要的。
关键词：电动汽车　驱动系统　轮内电机　故障
1　引言
电机由定子、转子、绕组、外壳等组件构成。由于轮毂电机的构造复杂，工作环境往往处于潮湿、灰尘、高温等环境中。因此，马达本身可能受到轴承损伤、马达相位损失、永久磁铁弱化的影响。例如，由于致
动器和控制系统的复杂化，会发生各种机械故障和控制器相关的故障，独立驱动电动汽车的动力传动系统容易发生故障。独立驾驶的电动汽车和传统燃料汽车的另一个区别是使用更多的遥控传输系统。功率银行和控制单元通过电缆向驱动马达发送电能和控制信号。车辆的机械部分发生故障时，以往的车不会显示异响或振动等警告信息。这也是独立驱动电动汽车安全上的危险之一。因此，设计用于独立驱动的电动车推进系统的相关故障控制系统的必要性非常高[1]。
2　驱动系统失效的定义
独立驱动电动汽车的驱动系统可能会由于任何部件的故障，导致电机的输出转矩不能达到所需的转矩，或者驱动电机的输出转矩卡在某个值上，无法连续输出。导致驱动电机部分或全部故障的类似故障，将直接影响车辆的横摆角速度和质心的侧滑角，从而影响车辆的稳定性。故障发生时的车速高的话，车辆会瞬间失去控制，导致悲惨的结果。车辆旋转过程中发生故障的话，由于驱动系统失效引起的偏航时刻会影响车辆的转向精度，成为转向过度或转向不足，车辆的危险性会大幅度提高[2]。
3　失效直接置零分析
3.1　失效-行驶模式
如果故障只涉及同一轴上的一个驱动马达或两个驱动马达，则会与零调整测量的结果相同。也就是说，
有故障的轴上两个驱动马达的输出扭矩为零，输出数据会丢失，发生失效情况。可以确定轴上的两个牵引马达所提供的扭矩，在这种情况下，车辆能够保持一定的功率，但是如果将失去的驱动力施加到通常的驱动引擎上，则有可能超过引擎的最大输出扭矩。此时，驱动马达只能降低
Analysis of Failure of the Drive System of Electric Vehicle
Gao Chao
Abstract： T he power train of an electric vehicle is mainly composed of 4 hub motors. Each hub is equipped with a hub motor drive system. Compared with the engines of current fuel vehicles, in-wheel motors can generate torque faster and more accurately. The torque control is more accurate, and the overall vehicle control speed is faster and more stable. The power and control unit sends power and control signals to the drive motor through the cable. When the mechanical part of the vehicle fails, the traditional car will not display warning information such as abnormal noise and vibration, and the same is true for the electric car, which is one of the hidden safety hazards. Therefore, it is very necessary to design related fault control systems for electric vehicle drive systems.
Key words： e lectric vehicle, drive system, in-wheel motor, failure
最大扭矩输出。此时，驱动结构由驱动变为
两轮驱动。因此，这种类型的障碍被分类，
有16种障碍。根据与故障相关的驱动马达数
量，故障可以分为以下两种。
（1）故障与单个驱动马达有关：左前轮
驱动马达、右前轮驱动马达、左后轮驱动马达、
右后轮驱动马达。此时，驱动马达的故障可
能是部分故障或完全故障。因此，总共有8
个故障。
（2）故障涉及两台同轴电机：前桥两
台驱动电机均部分故障，前桥一台驱动电
机部分故障，后桥一台驱动电机完全故障，
前桥两台驱动电机完全故障，后桥两台驱
动电机部分故障。一个后桥驱动电机部分
故障，另一个完全故障，两个后桥驱动电
机全部故障。
进行零设定测定后，上述两种故障的影
响相同。同一轴上的一个驱动马达或两个驱
动马达发生故障时，所产生的故障是部分故
障或完全故障中的一个，最终剩余正常的驱
动轴。两个驱动马达提供必要的驱动力，车
辆在特定条件下也能保持动力输出。
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3.2　失效-停车模式
与前一节的故障不同的是，故障涉及两个驱动轴时，在进行零起动测量后，所有驱动马达的扭矩输出变为零，车辆的输出完全丢失，车辆的输出完全丢失。停止。这样的失败有很多。考虑到驱动马达的部分或整体故障，以及故障马达的配置和组合，共计算出64种可能情况。因为故障很多，所以我列举几个有代表性的问题。根据有缺陷的马达数量进行分类。
（1）故障与两个不同的驱动马达有关：左前部驱动马达和左后部驱动马达、左前部驱动马达和右后轮驱动马达、右前部驱动马达和左后轮驱动马达、左后轮驱动马达。将部分故障和完全故障这两个原因相加，通过排列、组合法合计计算16例。
（2） 故障涉及三台驱动电机：两台前桥驱动电机和一台后桥驱动电机，两台后桥驱动电机和一台前桥驱动电机，加上部分故障和完全故障两个因素。（3） 故障涉及四台驱动电机：四台电机部分故障，一台电机完全故障，另外三台电机部分故障，两台电机完全故障，另外两台电机部分故障，三台电机完全故障，其余一台电机部分故障，四台电机全部故障。经过排列组合计算，共有16种情况。
驱动马达发生故障，驱动马达无法提供所需的输出扭矩时，无论因故障驱动马达的输出容量是否完全丢失，均将故障驱动马达的输出扭矩直接设定为零，仅两个结果。一个是，车辆可以继续驾驶，但故障之前不能保证能源性能。第二，车辆停止，车辆失去动力。实际上，这种方法可以起到控制牵引马达发生故障时车辆的容错运行的作用，但是在上述分类中，可以通过使用独立驾驶的优点来达到稳定车辆的目的。
4　部分失效分析
4.1　车辆的前驱动轴
独立驱动车的前驱动程序不仅提供输出扭矩，还负责转向任务。因此，如果前轮轴发生故障，则前轮轴左右的驱动马达会产生不必要的扭矩差。车辆直行时，司机首先期待左右前轮驱动马达的输出扭矩相等，期待扭矩差为零。但是，2个变速电动机的1个或
2个发生故障时，2个变速电动机的输出扭矩
不同，扭矩差不是0。车辆旋转时，前动力驱
动马达在转向半径上会产生差异。与此对应
的输出扭矩的不同。发生故障时会产生扭矩
差。这是不期望的扭矩差，使旋转半径发生
变化，成为车辆偏离目的路线的原因。因此，
根据这两个动作条件所产生的不需要的扭矩
不同，车辆的方向也会发生变化。接着，故
障模式的扭矩再分配控制战略是，在有无故
障或轻微故障的情况下模拟驱动马达的故障，
因此两个前置驱动电动机处于相同的故障状
态保证前面驱动的输出扭矩差为期望值。速
度。扭矩差和功率损失由后轴驱动马达补偿，
车辆方向不变，保持车辆动力。
4.2　车辆的后驱动轴
后轮轴虽然不能继承转向功能，但是其
力量的损失必须由前轮轴补偿。因此，故障
只会影响后轮轴，但转矩的再分配会影响前
轮轴的牵引马达。后轴驱动马达发生故障时，
驱动力的损失由同一侧的前轴驱动马达补充，
但前轴驱动马达继承了转向功能，仍然需要
保持必要的扭矩差。因此，两个前置驱动马
达必须增加相同的扭矩。
与前款相同，后轮轴驱动马达发生故障
时，比较后轮轴驱动马达的故障原因，选择
故障原因最小的，即变速器最重要的发动机
故障原因，比较后轮的2个故障。动力驱动
马达，这些因素都被设定为更小的故障因素，
增加了两个氟利昂丙烯醇发动机的故障因素
来补偿后车轴驱动马达的损失功率。
4.3　车辆的前轴和后轴
由于前轮轴和后轮轴同时发生故障，可
能涉及2个驱动马达或3个或4个驱动马达。
与前两种模式不同，如果故障与两个驱动轴
相关，则没有其他正常的驱动轴提供补偿驱
动力。因此，在这种故障模式下，主要的目
的是确保车辆的稳定性。也就是说，必须确
认车辆在不错误旋转的方向上，后车轴驱动
马达必须保持偏航力矩。车辆当两个以上的
前驱动程序和后部驱动马达发生故障时，为
了确保前驱动电动机的预想扭矩差需要将两
个前驱动马达的故障系数调整为两个中最小
的值。故障原因：后轮驱动马达无法补偿前
轮驱动马达的驱动力，但由于输出扭矩左右
不同，无法影响车辆的偏航力矩，因此两者
的输出扭矩必须保持相同状态。因此，两个
后丙烯醇驱动马达也必须设定为两个值中的
较小值。
4.4　异轴双驱动电机完全失效
其他轮毂正常工作或部分或完全有缺陷。
根据以上的指导方针，最初是在前Acurs和
后Acurs中发生故障，之后，为了弥补失去
的驱动力，没有正常的驱动驱动程序。第二，
理想的转矩是保持车辆的偏航力矩和前油门
的转矩之间的差异。因此，前车轴和后车轴
都有完全故障的驱动马达，故障率最小的两
个车轴是正常的，因此必须采用前车轴故障
率最小的两个车轴。此时，复位失败的主要
原因需要更低的失败因素值。
5　结语
本文将说明传输系统故障控制的原理和
传输系统故障控制的理论基础。接着，设计
了输电系统故障控制的具体结构，详细说明
了控制逻辑和控制结构。模型和上级水平的
控制器被说明，理论性地被构筑，上位水平
计算车辆的稳定位置必要的追加的偏向力矩。
最后，提供了基于故障原因复位规则、故障
原因复位规则和故障原因复位的扭矩再分配
控制战略。
参考文献：
[1]杨文荣，孙亚男，王子龙，等.电动汽车
电机驱动系统传导干扰分析与实验[J].实验
技术与管理，2020，037（003）：120-124.
[2]郭金刚，董昊轩.毂电机驱动电动汽车
动力系统优化匹配[J].公路交通科技，
汽车氟利昂2019，v.36；No.295（07）：154-162.
作者简介
高超： （1982.09—），男，汉，安徽省马鞍山人，
硕士研究生，中级，目前从事新能源汽车
方面的研究。
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