[发明专利]一种双电机多挡耦合驱动系统的控制方法

说明书

本发明涉及一种双电机多挡耦合驱动系统的控制方法，该方法以传统的能耗经济性为基础，兼顾换挡频次问题及瞬时扭矩平顺性问题，通过换挡时间计数器C和换挡惩罚因子Ω来约束并优化动力系统运行过程中的换挡频次，通过设置双电机扭矩波动惩罚函数P来约束并优化动力系统运行过程中扭矩变换平顺性问题，可以在线实时求解当前最优控制规律，进而规划两电机的工作点及变速装置的挡位；在每一次寻优过程中，将能耗及平顺性等指标耦合在统一的目标函数中求解，并通过所设计的权重或惩罚因子函数统筹各个目标量，即可以实现将多目标优化问题转化为单目标最优控制问题，从而保证了其可在线求解。

技术领域

本发明涉及纯电动汽车动力耦合装置的控制，更具体涉及一种双电机多挡耦合驱动系统的控制方法。

背景技术

为了应对日益恶化的环境污染和能源危机，发展和推广纯电动车辆具有重大意义，我国已将其列为战略性新兴产业。目前，纯电动车辆在公共交通等商用车领域得到了广泛应用，并展现出了巨大的节能环保优势。以电机为主的电驱动系统是电动商用车的核心部件，相较于以内燃机驱动的传统汽车，其低速恒扭矩、高速恒功率的外特性展现出了巨大优势。

目前广泛采用的集中式电驱动构型延用了传统底盘结构形式，不受布置空间限制，对整车其它部件影响较小，在多模式、多速比、大扭矩驱动上拥有巨大潜力，其驱动特性尤其适合纯电动商用车的特征工况，得到业界广泛应用。随着新能源车辆产业兴起，集中式电驱动构型技术不断变革，已由最初的单电机直接驱动或单级减速驱动，发展到单电机匹配机械自动变速器（AMT）驱动，拓宽了输出扭矩和转速范围，近年又开始朝着双电机耦合驱动（Dual-Motor Coupling Propulsion, DMCP）构型方向发展。

目前，在常用技术手段中，为配合电动车无离合换挡过程，在换挡时需驱动电机进行精密、快速的调速等电子同步处理。这就使电机必需能在大转速范围内精确调速，而且在换挡时供调速的时间极短，增加了控制难度；同时，调速的控制和判断完全依赖传感器反馈数据，其读数误差和通讯延迟将会对速差判断产生直接影响，甚至会因为临界值处的误差而导致打齿、同步器磨损等问题。简而言之，挡位切换虽然为电机工作点提供了更大的选择范围，但其自身也会带来换挡冲击、换挡循环等技术问题，因此在控制策略设计时必须要兼顾换挡频次问题。

现有集中式电驱动控制理论的研究，在很大程度上还是沿用了传统车辆变速器换挡控制理论体系，即通过确定规则对车辆任意行驶工况进行无差别控制。这种控制策略一般仅从动力系统外特性出发进行离线设计，无法根据车辆行驶工况的变化而实时在线更新，优化潜力有限。同时，单一的策略无法兼顾动力性、经济性和瞬态切换平顺性，尤其在极端工况下甚至无法准确地响应驾驶意图。此外，在设计控制规则时，一般是以经验性规律为主，通过大量实验反复标定，不仅开发周期较长，且其具体效果受主观因素影响较大。一般的集中式电驱动控制主要为了在各工况下满足驾驶意图，即仅以动力性为导向，改善电机输出特性，属于单目标优化控制；一些研究者以确定的电机MAP图为依托，在满足动力性前提下通过优化电机工作点改善输出效率，从而提高整车经济性，属于双目标优化控制；若在上述基础上，充分考虑电机扭矩变化、模式（挡位）切换对传动系的扭振、冲击、动力中断等瞬态特性影响，进而做出综合优化决策的过程，则属于兼顾电驱动瞬态响应平顺性的多目标优化控制。

基于多目标优化控制体系，能更好的发挥电驱动固有优良特性，车辆行驶更加高效和平顺，但多目标优化时各变量相互耦合，以往面向单一动力学目标的控制理论难以满足优化要求，控制策略需要重新设计，合理选择目标函数以兼顾车辆多项性能优化控制效果和算法的实用性。基于此，本发明所涉及的双电机多挡耦合驱动系统的控制策略，将以传统的能耗经济性为基础，兼顾换挡频次（循环换挡）问题及瞬时扭矩平顺性问题，从工程应用角度出发解决此类控制难题。

发明内容

本发明的目的是针对双电机多挡耦合驱动系统提供一种工程应用价值高，实用性强，可以同时兼顾整车能耗经济性与电驱动平顺性的控制方法。