本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种电动汽车超速故障的处理方法、装置及车载设备。
背景技术：
面对日趋严峻的能源与环境问题，节能与新能源汽车正成为当前各国研究的热点。在我国，节能与新能源汽车得到了政府和工业界的高度重视，并将其定为战略性新兴产业之一。作为节能与新能源汽车的一种，纯电动汽车在行驶过程中具有无尾气排放、能量效率高、噪声低、可回收利用能量等多项优点，因此大力发展纯电动汽车对我国能源安全、环境保护具有重大意义。
纯电动汽车通过电机驱动车轮实现车辆行驶，电机作为纯电动汽车的核心部件对整车性能影响重大，其中永磁同步电机(permanentmagnetsynchronousmotor，简称pmsm)由于具有高效率、高输出转矩、高功率密度以及良好的动态性能等优点，目前成为纯电动汽车驱动系统的主流。安全、可靠是纯电动汽车正常运行的基本要求，对于车辆中的驱动电机，其功能正确、有效、安全的实现是保证车辆安全工作的前提。
对于纯电动汽车，车速超出正常范围则将会增加车辆失控的风险，对于装备永磁同步电机的纯电动汽车，当电机转速严重超出正常范围，可能会导致深度弱磁控制失效，进而造成扭矩的非预期输出，另外当电机超速严重时同样会引起润滑问题，进而造成驱动电机烧毁等不可逆的实质性损伤。就纯电动汽车而言，鉴于电机超速所可能引起的严重后果，必须针对超速给出安全、有效的处理方法。
技术实现要素：
为此，本发明的第一个目的在于提出一种电动汽车超速故障的处理方法，以针对电动汽车超速，进行安全、有效的处理，保证车辆安全。
本发明的第二个目的在于提出一种电动汽车超速故障的处理装置。
本发明的第三个目的在于提出一种车载设备。
本发明的第四个目的在于提出一种非临时性计算机可读存储介质。
本发明的第五个目的在于提出一种计算机程序产品。
为达上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种电动汽车超速故障的处理方法，包括：
获取电动汽车的驱动电机的转速；
根据所述驱动电机的转速，对所述电动汽车进行对应的处理。
本发明实施例的电动汽车超速故障的处理方法，根据电动汽车的驱动电机的不同转速，对电动汽车进行不同的处理，实现了对电动汽车超速的安全、有效处理，保证了车辆安全。
为达上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种电动汽车超速故障的处理装置，包括：
获取模块，用于获取电动汽车的驱动电机的转速；
处理模块，用于根据所述驱动电机的转速，对所述电动汽车进行对应的处理。
本发明实施例的电动汽车超速故障的处理装置，根据电动汽车的驱动电机的不同转速，对电动汽车进行不同的处理，实现了对电动汽车超速的安全、有效处理，保证了车辆安全。
为达上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种车载设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序，以用于实现如本发明第一方面实施例所述的电动汽车超速故障的处理方法。
为达上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如本发明第一方面实施例所述的电动汽车超速故障的处理方法。
为达上述目的，本发明第五方面实施例提出了一种计算机程序产品，当所述计算机程序产品中的指令由处理器执行时，执行如本发明第一方面实施例所述的电动汽车超速故障的处理方法。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1为本发明实施例所提供的一种电动汽车超速故障的处理方法的流程示意图；
图2为本发明实施例所提供的电动汽车超速故障的处理方法适用的电动汽车的系统架构图；
图3为本发明实施例所提供的另一种电动汽车超速故障的处理方法的流程示意图；
图4为电动汽车永磁同步电机主动短路示意图；
图5驱动电机退磁过程示意图；
图6为根据驱动电机当前的温度判断是否允许执行主动短路操作的工作原理示意图；以及
图7为本发明实施例所提供的一种电动汽车超速故障的处理装置的结构示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参考附图描述本发明实施例的电动汽车超速故障的处理方法、装置及车载设备。
图1为本发明实施例所提供的一种电动汽车超速故障的处理方法的流程示意图。如图1所示，该电动汽车超速故障的处理方法包括以下步骤：
s101，获取电动汽车的驱动电机的转速。
s102，根据驱动电机的转速，对电动汽车进行对应的处理。
具体的，实时获取电动汽车的驱动电机的转速，并根据获取到的驱动电机的转速，确定驱动电机的超速程度，由于超速程度不同可能引起的潜在危害的程度不同，针对不同的危害程度对电动汽车进行对应的处理。
本发明实施例的电动汽车超速故障的处理方法适用于具有如图2所示的系统架构的纯电动汽车。如图2所示，根据该构架，整车控制器(vehiclecontrolunit，简称vcu)主导车辆各项功能的实现，其中整车控制器与电池管理系统(batterymanagementsystem，简称bms)、电机控制器(microcontrollerunit，简称mcu)等系统进行信息交互，根据预先制定的控制逻辑实现对整车的控制，如车辆上下电、故障检测及处理等；电池管理系统bms则主要实现对动力电池的控制，保证其正常工作，如充电、放电、电池温度控制等；电机控制器mcu则根据整车控制器vcu命令(使能)，以及档位、加速踏板等信息计算需求扭矩，在此基础上控制电机motor正常工作(输出期望扭矩)，同时完成驱动系统故障的检测与处理。其中，在图2所示系统构架中的电机motor具体可以为永磁同步电机，它与车轮通过单级减速器连接，固定减速比。
本实施例中，根据电动汽车的驱动电机的不同转速，对电动汽车进行不同的处理，实现了对电动汽车超速的安全、有效处理，保证了车辆安全。
为了清楚说明上一实施例，本实施例提供了另一种电动汽车超速故障的处理方法。图3为本发明实施例所提供的另一种电动汽车超速故障的处理方法的流程示意图。如图3所示，该电动汽车超速故障的处理方法可以包括以下步骤：
s301，获取电动汽车的驱动电机的转速。
具体的，本步骤s301与图1所示实施例中的步骤s101相同，此处不再赘述。
图1所示实施例中的步骤s102具体可包括以下步骤s302。
s302，根据驱动电机的转速，对电动汽车进行对应的故障报警处理和动力限制处理。
具体的，本步骤s302给出了步骤s102中对电动汽车进行的处理的一种可行实施方式，具体可对电动汽车进行对应的故障报警处理和动力限制处理。
进一步的，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，步骤s302具体可包括以下步骤：若驱动电机的转速位于轻度超速区间内，则通过仪表文字和仪表超速报警灯提示驾驶员轻度超速；或者，若驱动电机的转速位于中度超速区间内，则通过仪表文字、仪表超速报警灯和报警音提示驾驶员中度超速，并根据一定梯度将电动汽车的输出扭矩限制为0；或者，若驱动电机的转速位于严重超速区间内，则通过仪表文字、驱动系统故障灯和报警音提示驾驶员严重超速，并对电动汽车执行主动短路操作。
具体的，可根据获取到的驱动电机的转速，确定超速程度，即位于哪个超速区间内，并根据不同的超速程度，采取不同的处理方法。本发明实施例根据驱动电机的转速将超速划分为三个区间，具体如下：
驱动电机的转速小于电动汽车的额定最高设计速度对应的驱动电机的转速r1时，即驱动电机的转速在0-r1范围时，为车辆正常行驶时驱动电机转速所能够达到的范围区间，属于正常状态。
1)轻度超速区间
轻度超速区间对应的驱动电机的转速大于电动汽车的额定最高设计速度对应的驱动电机的转速r1，且小于或者等于电动汽车的实际最高设计速度对应的驱动电机的转速r2，即驱动电机的转速在r1-r2范围内。该区间为车辆能够实际达到的转速范围区间，即它是车辆最高车速的设计余量。该区间内电机控制器能够实现对电机的正常控制，如深度弱磁控制等，但由于转速已经超过了电动汽车的额定最高设计速度对应的驱动电机的转速r1，因此出于安全考虑需要进行一定处理，限制电机转速继续升高。
在该转速区间，由电机转速所引起的潜在危害较小，因此危害等级定为轻度。在该转速区间，超速幅值较小，电机控制器能够实现对电机的正常控制，因此仅通过仪表文字和仪表超速报警灯提示驾驶员轻度超速便能够满足安全行车需求，同时不会破坏驾驶员的驾驶感受。处理方式具体可为：仪表文字提示驾驶员“车辆超速，请安全驾驶”，同时点亮仪表超速报警灯。动力限制：无。
2)中度超速区间
中度超速区间对应的驱动电机的转速大于电动汽车的实际最高设计速度对应的驱动电机的转速r2，且小于或者等于电机控制器对驱动电机正常控制下驱动电机的最高转速r3，即驱动电机的转速在r2-r3范围内。该区间为车辆非正常行驶状态下电机转速所能够达到的转速范围区间，如车轮打滑(冰面、驱动轮悬空)、车辆下坡等。由于转速超过电机控制器对驱动电机正常控制下驱动电机的最高转速r3，控制策略将失效(如深度弱磁控制)，此时车辆会面临失控的风险。为此，当电机转速进入到该区间需采取进一步的限制措施以保证行车安全。
在该转速区间，由于电机转速较高，已经能够造成一定的潜在危害，因此危害等级定为中度。在该转速区间，超速幅值较大，已经达到电机控制器对电机正常控制的极限转速，为此需要采用进一步的处理措施以保证行车安全。处理方式具体可为：仪表文字提示驾驶员“车辆超速，将限制动力输出，请安全驾驶”，点亮仪表超速报警灯，同时鸣报警音。动力限制：根据一定梯度将电动汽车的输出扭矩限制为0。该扭矩限制方法由于是渐进式的，因此不会对驾驶员的驾驶感受造成影响(此时由于车速已经达到或超过车辆的实际最高设计速度r2，驾驶员会对无法继续加速有心理预期)。
3)严重超速区间
严重超速区间对应的驱动电机的转速大于电机控制器对驱动电机正常控制下驱动电机的最高转速r3，即驱动电机的转速在r3-∞范围内。该区间为车辆极端状态下电机转速所能够达到的范围区间，当电机转速超过r3后，车辆将面临严重的失控风险，如扭矩控制策略失效等，为此，当电机转速进入到该区间必须采取紧急处理措施，以保证行车安全。
在该转速区间，由电机转速所引起的潜在危害已经很大，因此危害等级定为严重。在该转速区间，车辆已经面临失控，此时电机控制器中电机的控制策略已经失效(如深度弱磁控制)，此时若发生关管故障(电机控制器中的igbt关闭)，则产生的反电动势与冲击电流将可能对电机控制器、动力电池以及连接高压母线的零部件造成不可逆的损伤，为此，当电机转速升高到该区间需要立即进行处理。处理方式具体可为：仪表文字提示驾驶员“车辆严重超速，请您立即减速”，点亮驱动系统故障灯，同时鸣报警音。动力限制：对电动汽车执行主动短路操作，以保证行车安全。
综上，根据电机转速不同的危害等级分别给出了处理方法，通过仪表文字提醒、点亮驱动系统故障灯、报警音警示的方式提醒驾驶员，另外通过多种方式限制车速继续升高，对车辆及车上人员进行保护。以上处理方法根据电机超速危害程度的加深，对车辆动力输出的限制也愈加严苛，因此能够在保证行车安全的前提下最大程度的对驾驶员驾乘感受进行保护。
图4为纯电动汽车永磁同步电机主动短路示意图。如图4所示，当执行主动短路操作时，图4中右侧u、v、w三相输入端处于短路状态，此时不会因电机转速失控所产生的反电动势对电机控制器及动力电池造成损坏，在主动短路状态下，电流在绕组内部自由流动，并以热量形式消耗于电机定子绕组中，同时会产生一定的制动转矩。
一般情况下纯电动汽车的主动短路不会对行车安全及车辆产生危害，因此目前其作为车辆故障时安全状态的一种被应用于纯电动汽车的故障机制中。但在一些特殊条件下却会造成危害，如高温状态下会引起永磁体永久性退磁。
钕铁硼(ndfeb)永磁材料由于具有较高的最大磁能积、剩磁和矫顽力，而被广泛应用于纯电动汽车中的永磁电机中。但是，ndfeb永磁材料最突出的不足之处是热稳定性差。对于电动汽车pmsm驱动系统而言，电机运行工况复杂，而且受安装空间的限制，pmsm功率密度较大，散热条件差，易导致pmsm退磁故障的出现。尤其是对于电机转速超速故障，当执行三相主动短路操作时，稳态短路电流随转速升高单调增大，很快达到最大并趋于稳定。最大稳态短路电流值恰好与特征电流值相等，具体见式(1)：
其中is表示稳态短路电流(相电流有效值)，ψf表示磁链，ld表示直轴电感，根据式(1)可以看出稳态电流主要由磁链和直轴电感参数值决定。达到稳态后，由于纯电动汽车永磁同步电机特征电流一般较大，此时若电机本体温度较高则容易造成永磁体永久性退磁，进而使电机的性能下降，甚至无法使用。
在驱动电机超速故障的处理中，主动三相短路操作更需要慎重，因为高速状态下更容易达到驱动电机永磁体永久性退磁的条件，具体见图5所示框图。如图5所示，电机超速采用主动短路控制并达到稳态后，短路电流趋向于特征电流，由于电机绕组存在一定电阻，因此绕组内部电流最终以热量形式被消耗，这将引起电机温度的升高，若由于故障或特殊工况(长距离下坡)等原因电机始终处于超速状态，进而使驱动电机持续处于主动短路状态，由于特征电流较大，这将引起电机温度的持续升高，当电机温度达到一定程度后(此时退磁条件得到满足)，则会引起驱动电机永久性退磁。
建立理想状态下永磁同步电机d、q轴模型，其中电压方程为：
其中ud、uq表示d、q轴电压分量，id、iq表示d、q轴电流分量，ld、lq表示d、q轴电感，r表示绕组电阻，p表示微分算子，n表示电机极对数，ω表示机械角速度，ψf表示永磁体磁链。
三项对称电路稳态时，满足以下约束条件：
求解得到：
根据式(4)可以得到，当电机转速升高到一定值后取极限，式(4)可转化为：
通过与式(1)对比可以看出，主动短路后，定子绕组内部电流主要为d轴电流分量，并由此电流分量产生去磁性的电枢反应。
前面介绍了主动短路的具体控制方式与电机超速故障状态下主动短路潜在的隐患，可以看出高转速状态下，若电机温度条件得到满足，则主动短路控制将存在使电机退磁的风险。因此，若驱动电机的转速位于严重超速区间内，则对电动汽车执行主动短路操作之前，还包括以下步骤：判断驱动电机的温度是否超过设定温度阈值；若是，则根据一定梯度将电动汽车的输出扭矩限制为0；若否，则对电动汽车执行主动短路操作。
具体的，该处理方法中首先判断严重超速时驱动系统是否具备主动短路操作的条件(驱动电机的温度未超过设定温度阈值)，若符合条件则通过主动短路使车辆进入到安全状态，同时通过主动短路产生的制动扭矩为车辆提供制动辅助，否则通过0扭矩方式为行车安全提供保障。
根据驱动电机当前的温度判断是否允许执行主动短路操作的工作原理示意图如图6所示。首先进行电机温度检测故障的判断，考虑到发生该故障后则不能够获得电机当前温度值，因此这种情况下禁止主动短路用于车辆安全状态的实现。若未发生以上故障，则判断驱动电机是否处于过温状态，本发明定义设定温度阀值为tc，若电机温度超过该值，则认为驱动电机处于过温状态，考虑到主动短路操作会进一步引起电机温度的升高，因此这种情况下同样禁止主动短路用于车辆安全状态的实现。若电机未处于过温状态，则允许主动短路操作，同时检测主动短路控制状态，当主动短路控制结束则直接结束，否则返回上一层，继续根据驱动电机温度判段是否允许主动短路操作。
为了实现上述实施例，本发明还提出一种电动汽车超速故障的处理装置。图7为本发明实施例所提供的一种电动汽车超速故障的处理装置的结构示意图。如图7所示，该电动汽车超速故障的处理装置包括：获取模块71和处理模块72。
获取模块71，用于获取电动汽车的驱动电机的转速。
处理模块72，用于根据驱动电机的转速，对电动汽车进行对应的处理。
进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，处理模块具体用于：根据驱动电机的转速，对电动汽车进行对应的故障报警处理和动力限制处理。
进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，处理模块具体用于：若驱动电机的转速位于轻度超速区间内，则通过仪表文字和仪表超速报警灯提示驾驶员轻度超速；或者，若驱动电机的转速位于中度超速区间内，则通过仪表文字、仪表超速报警灯和报警音提示驾驶员中度超速，并根据一定梯度将电动汽车的输出扭矩限制为0；或者，若驱动电机的转速位于严重超速区间内，则通过仪表文字、驱动系统故障灯和报警音提示驾驶员严重超速，并对电动汽车执行主动短路操作。
进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，轻度超速区间对应的驱动电机的转速大于电动汽车的额定最高设计速度对应的驱动电机的转速，且小于或者等于电动汽车的最高设计速度对应的驱动电机的转速；中度超速区间对应的驱动电机的转速大于电动汽车的最高设计速度对应的驱动电机的转速，且小于或者等于电机控制器对驱动电机正常控制下驱动电机的最高转速；严重超速区间对应的驱动电机的转速大于电机控制器对驱动电机正常控制下驱动电机的最高转速。
进一步地，在本发明实施例的一种可能的实现方式中，处理模块还用于：若驱动电机的转速位于严重超速区间内，则在对电动汽车执行主动短路操作之前，判断驱动电机的温度是否超过设定温度阈值；若是，则根据一定梯度将电动汽车的输出扭矩限制为0；若否，则对电动汽车执行主动短路操作。
需要说明的是，前述对电动汽车超速故障的处理方法实施例的解释说明也适用于该实施例的电动汽车超速故障的处理装置，此处不再赘述。
本发明还提出一种车载设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序，以用于实现如上述实施例的电动汽车超速故障的处理方法。
本发明还提出一种非临时性计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现如上述实施例的电动汽车超速故障的处理方法。
本发明还提出一种计算机程序产品，当计算机程序产品中的指令由处理器执行时，执行如上述实施例的电动汽车超速故障的处理方法。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现定制逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本发明的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本发明的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，"计算机可读介质"可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得程序，然后将其存储在计算机存储器中。
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。如，如果用硬件来实现和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
此外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理模块中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个模块中。上述集成的模块既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能模块的形式实现。集成的模块如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。
上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。