CN112009452B - 一种双电机多挡耦合驱动系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

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。

Description

一种双电机多挡耦合驱动系统的控制方法

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。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：

一种双电机多挡耦合驱动系统的控制方法，内容包括：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，换挡惩罚因子Ω是关于换挡时间计数器C和当前挡位状态gear的函数，且为关于换挡时间计数器C的递减函数；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，扭矩波动惩罚函数P由在单位时间内双电机各自扭矩变化量ΔT的加权方差决定；

步骤1：对控制参数进行初始化，根据确定的换挡时间计数器C的当前值以及读取到的当前挡位状态gear计算出当前时刻的换挡惩罚因子Ω；

步骤2：根据主驱动电机控制器和辅助电机控制器反馈的当前扭矩值以及目标扭矩候选值计算控制律将引发的扭矩变化量ΔT，进而计算扭矩波动惩罚函数P；

步骤3：根据整车控制单元反馈的当前车速状态及当前踏板开度信号，计算出当前动力系统的需求机械功率；根据所需求的动力系统能耗经济性优化、换挡频次优化及扭矩波动优化来建立目标函数J，并根据系统固有特性建立其约束条件；

步骤4：根据驱动系统控制精度划分扭矩离散网格，根据建立的目标函数和其约束条件搜索确定当前最优控制律，即确定最优换挡命令和最优扭矩分配系数；

步骤5：将步骤4中生成的最优控制律发送给执行机构控制器，并重复上述步骤进行下一时刻求解。

进一步，所述换挡惩罚因子Ω关于换挡时间计数器C的函数为第一象限光滑连续的可导函数，其基本特征为导数的绝对值由相对趋近于无穷大的值骤减为趋近于零的值，换挡惩罚因子Ω的表达式表示为：

（公式1）

上式中，C为换挡时间计数器；gear为当前挡位状态；a, b为换挡惩罚因子函数待标定系数，其中a₁为一挡时换挡惩罚因子常系数，a₂为二挡时换挡惩罚因子常系数，该值决定换挡惩罚因子在零点位置时大小；b₁为一挡时换挡惩罚因子指数系数，b₂为二挡时换挡惩罚因子指数系数，该值决定换挡惩罚因子递减速率大小；e为自然底数；Ω₀为换挡惩罚因子基础值。

进一步，所述扭矩波动惩罚函数P仅在未发生换挡指令时同时考虑两电机的扭矩变化，而当发生换挡指令时，仅考虑主驱动电机TM的扭矩变化，扭矩波动惩罚函数P表达式为：

，其中

（公式2）

上式中，φ为扭矩变化加权因子，其中φ ₁为主驱动电机扭矩变化加权因子，φ ₂为辅助电机扭矩变化加权因子；ΔT为电机扭矩变化量，其中ΔT _TM为主驱动电机扭矩变化量，ΔT _AM为辅助电机扭矩变化量；shift为换挡指令，其取值为

，其中1代表升挡，0代表保持，-1代表降挡；其对挡位gear的控制律为：

（公式3）

进一步，所述换挡时间计数器C的当前值确定方式如下：如果换挡时间计数器C的当前值为0，则保持换挡惩罚因子Ω为0；如果换挡时间计数器C的当前值为非零值，则需进一步判断当前换挡指令shift的绝对值是否为1，如果shift的绝对值为1，则将换挡时间计数器C更新为1，如果shift的绝对值不为1，则将换挡时间计数器C进行累加。

进一步，所述步骤3中目标函数J及其约束条件为：

（公式4）

（公式5）

（公式6）

上述公式4至公式6是优化问题的一般描述形式，其中：

x为描述系统变化的状态量，与本控制方法相关的仅有电池荷电状态SOC和挡位状态gear；u为施加在系统上的控制量，包含功率分配系数PSR和换挡指令shift；函数f（*）则代表状态转移，表明在控制u的作用下系统会进入下一状态，相当于对车辆在控制器作用下的一种描述；

J代表目标函数，J主要是关于电池能耗的函数，也即电池功率P _bat 的积分函数，即控制目标为使得电池消耗量最小，k为时间步长索引，t为时间；

公式6为系统约束，T和ω分别代表电机的扭矩和转速，脚标*代表变量描述的对象，对应为TM或AM，脚标min代表该变量的最小值，脚标max代表该变量的最大值，脚标k代表在第k个时间步长时的状态，τ表示电机最大扭矩变化率阈值。

本发明针对双电机多挡耦合驱动系统提供的控制方法，其最大特点在于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。

本发明的控制方法技术优势总结如下：

（1）本发明所涉及的一种双电机多挡耦合驱动系统的控制方法，可以良好地应用于纯电动车辆，尤其是集中式电驱动领域。在上述控制方法作用下，所使用的主驱动电机和辅助电机相互配合，可以良好地拓宽整车扭矩输出及转速可调区间，优化了驱动外特性，提高整车性能。

（2）本发明所面向的控制系统为典型的混杂系统，即存在离散控制变量（挡位）和连续控制变量（扭矩分配）的强耦合，同时待优化的目标值较多，约束条件较强，常规的控制方法难以直接应用求解。而本发明所提出的控制方法完整度高，实用性强，可以良好地解决该混杂系统的瞬时优化控制问题。

（3）本发明相较于一般的能耗优化控制方法，通过定义控制变量与关键参数，以及设置惩罚因子，在对动力系统经济性进行优化的同时，兼顾了动力系统的扭矩波动和换挡频次，实现了多目标协同优化的效果。

（4）本发明相较于一般的直接遍历搜索（贪心算法），在宏观时间尺度上引入了换挡时间计数器概念，在微观时间尺度上引入了扭矩波动惩罚函数概念，从而弥补了贪心算法仅能对单一目标寻求局部最优解的缺陷，使得动力系统能够兼顾换挡频次等全局性能表现，新颖性较强。

（5）本发明相较于一般设置定常数惩罚因子或固定换挡间隔等基于规则的优化方法，通过设计换挡惩罚系数函数，结合上述换挡时间计数器的概念，使得换挡调控更加灵活合理，能够实现在线实时自适应优化，使得对换挡频次的控制更加合理，对经济性优化更加彻底，创新性较强。

（6）本发明所提出的控制方法所需变量较少，涉及的均为常规函数，实现难度较低，可以直接在一般整车控制器中执行，且可标定量较多，应用场景丰富，工程应用前景广阔，具有良好的实用性。

附图说明

图1为本发明控制方法适用对象的关键零部件及其基本拓扑示意图；

图2为本发明控制方法适用对象的动力耦合装置结构示意图；

图3为本发明控制方法核心变量及控制过程示意图；

图4为本发明控制方法一般执行流程图；

图5为本发明控制方法较大换挡惩罚系数趋势图示例；

图6为本发明控制方法较小换挡惩罚系数趋势图示例。

标记说明：1为整车CAN通讯网络（CAN1），2为内部CAN通讯网络（CAN2），

3为仪表控制单元（Instrument Control Unit, ICU），

4为整车控制单元（Vehicle Control Unit, VCU），5为整车踏板等其它模块，

6为车辆驱动轮，7为动力控制单元（Traction Control Unit, TCU），

8为主驱动电机（Traction Motor, TM），9为车辆传动轴，10为车辆驱动桥，

11为TM电机控制单元（Motor Control Unit, MCU1），

12为行星排变速装置输出轴转速传感器，13为辅助电机输入轴转速传感器，

14为AM电机控制单元（MCU2），15为辅助电机（Auxiliary Motor, AM），

16为动力电池，17为电池管理系统（Battery Management System）。

100为行星排变速装置，101为辅助电机输出轴，102为行星排太阳轮，

103为行星排齿圈，104为离合执行器，105为双向结合装置，

106为行星架输出轴，107为行星排壳体，108为行星排行星架。

具体实施方式

本实施例公开一种双电机多挡耦合驱动系统的控制方法，其中所提及的双电机多挡耦合驱动系统结构如图1和图2所示，使用双电机与变速装置耦合电驱动结构，将两个电机同轴布置，一个电机恒连接于驱动桥，另一个电机接在行星排装置输入端。两个电机峰值功率之和应近似等于相应单个电机峰值功率；两个电机峰值扭矩之和近似等于相应单电机峰值扭矩。该动力耦合器可根据车辆一般工况行驶需要进行不同驱动模式及挡位切换。

将两个电机中功率和扭矩较大者定义为主驱动电机（Traction Motor, TM），另一个功率和扭矩较小者定义为辅助电机（Auxiliary Motor, AM）。其中辅助电机一般用于提供特定工况下所需的额外扭矩值，其最高转速应与主驱动电机相同，并满足车辆最高车速需要。

辅助电机动力接入变速装置输入轴；主驱动电机动力直接接入车辆驱动桥上，另一端与变速装置的输出轴相连；变速装置中安置有离合器及结合套等换挡执行机构，可通过这些换挡执行机构实现必要的挡位切换。

完成上述换挡过程的离合器由一可提供足够驱动力的执行器驱动，使其能沿结合套所在轴线方向移动。该执行器的动力源形式可以是电磁吸合式、电机驱动式、液压传动式或气压传动式等。

分别在主驱动电机输入轴、辅助电机输出轴处设置转速传感器。上述传感器均封装在动力耦合装置内部。动力耦合装置上转速传感器所采集的各轴转速是挡位切换决策时所需参考的重要信号。

设置动力控制单元（Traction Control Unit, TCU），它能与整车控制单元（Vehicle Control Unit, VCU）通讯，接收来自VCU的控制命令、踏板开度等信息后综合判断当前驱动力分配及驱动模式策略，并反馈当前整车驱动状态信息；它能与电机控制单元（Motor Control Unit, MCU）通讯，向电机发送目标扭矩等命令，用于驱动或调速控制；同时，他能调控上述离合执行器，在一定条件下根据预设策略完成离合器的结合动作。

本发明所涉及系统将使用独立的内部CAN通讯网络（CAN2），其可以与整车原有CAN通讯网络（CAN1）良好的关联，并且不会产生通讯冗余。在CAN2上接入的节点有TCU，MCU，及VCU，其中TCU为CAN2的主要控制节点。在CAN1上接入的节点有VCU，BMS，ICU，加速踏板，制动踏板等其它整车所需模块。VCU可以实现CAN1，CAN2上信息的转发。

上述给出的双电机多挡耦合驱动系统结合图1和图2所展示的结构为：改驱动系统主要涉及主驱动电机（TM）8，辅助电机（AM）15，行星排变速装置100，动力控制单元（TCU）7和整车控制单元（VCU）4。辅助驱动电机15动力输入行星排太阳轮102，主驱动电机8一端与行星架输出轴106相连，另一端直接与车辆传动轴9连接。行星排变速装置100主要由行星排，离合执行器104，双向结合装置105，构成。行星架108，太阳轮102，齿圈103共同构成行星齿轮机构，行星架输出轴106将辅助电机15的动力输出给主驱动电机8，双向结合装置105可以使齿圈103分别与行星排壳体107或行星架输出轴106结合。上述行星排的特征参数（即齿圈与太阳轮齿数比）为K。上述结合装置的具体形式不限，可以为一般的同步器结合套、牙嵌式离合器等。

本发明所涉及的对上述驱动系统的控制策略预置于上述动力控制单元TCU中，并由TCU负责具体在线计算执行，协同VCU等其它控制单元完成整个控制过程。其中，本发明所公开的控制方法首先是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；换挡惩罚因子Ω是关于换挡时间计数器C和当前挡位状态gear的函数，且一般为关于换挡时间计数器C的递减函数。换挡惩罚因子Ω关于换挡时间计数器C的函数一般为第一象限光滑连续的可导函数，其基本特征为导数的绝对值由相对趋近于无穷大的值骤减为趋近于零的值，例如一般的负幂次指数函数便满足上述函数特征。换挡惩罚因子Ω的一般表达式可以表示为：

（公式1）

上式中，C为换挡时间计数器；gear为当前挡位状态；a, b为换挡惩罚因子函数待标定系数，其中a₁为一挡时换挡惩罚因子常系数，a₂为二挡时换挡惩罚因子常系数，该值决定换挡惩罚因子在零点位置时大小；b₁为一挡时换挡惩罚因子指数系数，b₂为二挡时换挡惩罚因子指数系数，该值决定换挡惩罚因子递减速率大小；e为自然底数；Ω₀为换挡惩罚因子基础值。

本发明所公开的控制方法还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；扭矩波动惩罚函数P由在单位时间内双电机各自扭矩变化量ΔT的加权方差决定。扭矩波动惩罚函数仅在未发生换挡指令时同时考虑两电机的扭矩变化，而当发生换挡指令时，仅考虑主驱动电机TM的扭矩变化。扭矩波动惩罚函数P一般表达式可以表示为：

，其中

（公式2）

上式中，φ为扭矩变化加权因子，其中φ ₁为主驱动电机扭矩变化加权因子，φ ₂为辅助电机扭矩变化加权因子；ΔT为电机扭矩变化量，其中ΔT _TM为主驱动电机扭矩变化量，ΔT _AM为辅助电机扭矩变化量；shift为换挡指令，其取值为

，其中1代表升挡，0代表保持，-1代表降挡；其对挡位gear的控制律为：

（公式3）

如图3所示，上述给出的控制方法除了考虑动力系统能耗目标外，还考虑了宏观时间尺度上换挡时间点以及微观时间尺度上扭矩瞬时波动。对于换挡时间点，主要通过引入换挡时间计数器C来描述其行为特征；对于扭矩瞬时波动，主要通过在一个单位时间内两个电机各自的扭矩变化值来描述其行为特征。将控制方法所需的关键参数均预置于TCU7中，并可在线更新计算从而生成每个瞬时的最优控制律。

本实施例公开的控制方法如附图4所示，其一般控制过程可描述为：

步骤1：将各控制参数进行初始化设置，其中换挡时间计数器C以及换挡惩罚因子Ω的初始值为0；扭矩变化加权因子φ为标定完成的常数；换挡控制指令shift和功率分配系数PSR的初始值为0。

步骤2：判断时间计数器C当前值是否为0，如果为0则保持换挡惩罚因子Ω为0，跳转至步骤5；该判断逻辑的物理意义表示为动力系统从未发生过换挡操作，因此对其换挡的惩罚也应为零；如果时间计数器C为非零值，则需进一步判断当前换挡指令shift，执行步骤3。

步骤3：判断当前换挡指令shift的绝对值是否为1，如果shift的绝对值为1则将换挡时间计数器更新为1，如果shift的绝对值不为1则将换挡时间计数器进行累加；该步骤判断的逻辑物理意义在于记录当前时刻相较于上一换挡时刻经历了多少个时间单位。

如附图3所示，假设动力系统在t时刻进行了首次换挡，则将时间计数器C重置为1，之后进行累加C = C + 1；假设动力系统在t + k时刻进行了第二次换挡，则再次将时间计数器C重置为1，之后进行累加C = C + 1；假如时间计数器C的值为10，系统的单位时间为1秒，则代表当前时刻距离上一次换挡时刻经历了10秒。

步骤4：根据TCU7读取的当前挡位信息gear和上述时间计数器C的值，代入公式1中可计算得到当前时刻的换挡惩罚因子Ω。

步骤5：根据TM电机控制器MCU11和AM电机控制器MCU14反馈的当前扭矩值以及目标扭矩候选值计算控制律将引发的扭矩变化量ΔT，进而根据公式2确定扭矩波动惩罚函数P。

步骤6：根据VCU4反馈的当前车速状态及当前踏板开度等信号，计算出当前动力系统的需求机械功率；根据所需求的动力系统能耗经济性优化、换挡频次优化及扭矩波动优化，建立目标函数J，并根据系统固有特性建立其约束条件：

（公式4）

（公式5）

（公式6）

上述公式4至公式6是优化问题的一般描述形式，其中：

x为描述系统变化的状态量，与本控制方法相关的仅有电池荷电状态SOC和挡位状态gear；u为施加在系统上的控制量，如前所述应包含功率分配系数PSR和换挡指令shift；函数f（*）则代表状态转移，表明在控制u的作用下系统会进入下一状态，相当于对车辆在控制器作用下的一种描述；J代表目标函数，寻优目标为使J最小，从系统定义来看，J主要是关于电池能耗的函数，也即电池功率P _bat 的积分函数，即控制目标为使得电池消耗量最小，同时如前文所述加上换挡和扭矩波动的惩罚，因此写成如公式5的形式，其中k为时间步长索引，t为时间。

公式6为系统约束，T和ω分别代表电机的扭矩和转速，脚标*代表变量描述的对象，可为TM或AM，脚标min代表该变量的最小值，脚标max代表该变量的最大值，脚标k代表在第k个时间步长时的状态，例如T _TM,k 表示第k个时间步长时TM电机的扭矩值，τ表示电机最大扭矩变化率阈值。

步骤7：根据系统控制精度，划分扭矩离散网格，进而根据公式4和公式5搜索确定当前最优控制律，即最优换挡命令和最优扭矩分配系数。

步骤8：将所生成的最优控制律发送给相应的执行机构控制器，并重复上述步骤进行下一时刻求解。

以指数函数作为换挡惩罚系数为例进行说明，如附图5所示，其对应的具体函数表达式为：

（公式7）

上式中Ω的下标20代表该函数对应的期望最小换挡时间间隔为20秒。

如附图5所示，以系统单位时间为1秒为例进行说明，该换挡惩罚系数的物理意义为：系统期望换挡时间间隔为20秒，具体表现为如果当前时刻距离上一换挡时刻的时间间隔如果仅小于10秒，则相应换挡惩罚系数为一较大值，进而使得换挡惩罚因子为一较大值，由于该换挡惩罚因子的影响，意味着将尽可能地阻止动力系统进行换挡操作；如果当前时刻距离上一换挡时刻的时间间隔大于10秒而小于20秒，其换挡惩罚系数相应递减，意味着随着时间间隔的增大，对于换挡的限制也将逐步减弱；如果当前时刻距离上一换挡时刻的时间间隔已经大于20秒，其换挡惩罚系数则递减为趋近于0的值，意味着超过一定时间间隔后将不再对换挡操作做任何约束。

需要指出的是，根据系统换挡品质、换挡需求及能耗优化的要求不同，动力系统的期望换挡时间间隔可以通过改变换挡惩罚因子函数中的待标定系数调整，如附图6所示，其对应的具体函数表达式为：

（公式8）

上式中Ω的下标10代表该函数对应的期望最小换挡时间间隔为10秒。在该函数的作用下，动力系统的期望换挡时间间隔便缩减为10秒，即在距离上一次换挡操作10秒后将几乎不再对换挡操作做出限制。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种双电机多挡耦合驱动系统的控制方法，其特征在于：

内容包括：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，换挡惩罚因子Ω是关于换挡时间计数器C和当前挡位状态gear的函数，且为关于换挡时间计数器C的递减函数；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，扭矩波动惩罚函数P由在单位时间内双电机各自扭矩变化量ΔT的加权方差决定；

步骤1：对控制参数进行初始化，根据确定的换挡时间计数器C的当前值以及读取到的当前挡位状态gear计算出当前时刻的换挡惩罚因子Ω；

步骤2：根据主驱动电机控制器和辅助电机控制器反馈的当前扭矩值以及目标扭矩候选值计算控制律将引发的扭矩变化量ΔT，进而计算扭矩波动惩罚函数P；

步骤3：根据整车控制单元反馈的当前车速状态及当前踏板开度信号，计算出当前动力系统的需求机械功率；根据所需求的动力系统能耗经济性优化、换挡频次优化及扭矩波动优化来建立目标函数J，并根据系统固有特性建立其约束条件；

步骤4：根据驱动系统控制精度划分扭矩离散网格，根据建立的目标函数和其约束条件搜索确定当前最优控制律，即确定最优换挡命令和最优扭矩分配系数；

步骤5：将步骤4中生成的最优控制律发送给执行机构控制器，并重复上述步骤进行下一时刻求解。

2.根据权利要求1所述的一种双电机多挡耦合驱动系统的控制方法，其特征在于：所述换挡惩罚因子Ω关于换挡时间计数器C的函数为第一象限光滑连续的可导函数，其基本特征为导数的绝对值由相对趋近于无穷大的值骤减为趋近于零的值，换挡惩罚因子Ω的表达式表示为：

（公式1）

上式中，C为换挡时间计数器；gear为当前挡位状态；a, b为换挡惩罚因子函数待标定系数，其中a₁为一挡时换挡惩罚因子常系数，a₂为二挡时换挡惩罚因子常系数，该值决定换挡惩罚因子在零点位置时大小；b₁为一挡时换挡惩罚因子指数系数，b₂为二挡时换挡惩罚因子指数系数，该值决定换挡惩罚因子递减速率大小；e为自然底数；Ω₀为换挡惩罚因子基础值。

3.根据权利要求2所述的一种双电机多挡耦合驱动系统的控制方法，其特征在于：所述扭矩波动惩罚函数P仅在未发生换挡指令时同时考虑两电机的扭矩变化，而当发生换挡指令时，仅考虑主驱动电机TM的扭矩变化，扭矩波动惩罚函数P表达式为：

，其中

（公式2）

上式中，φ为扭矩变化加权因子，其中φ ₁为主驱动电机扭矩变化加权因子，φ ₂为辅助电机扭矩变化加权因子；ΔT为电机扭矩变化量，其中ΔT _TM为主驱动电机扭矩变化量，ΔT _AM为辅助电机扭矩变化量；shift为换挡指令，其取值为

，其中1代表升挡，0代表保持，-1代表降挡；其对挡位gear的控制律为：

（公式3）。

4.根据权利要求2所述的一种双电机多挡耦合驱动系统的控制方法，其特征在于：所述换挡时间计数器C的当前值确定方式如下：如果换挡时间计数器C的当前值为0，则保持换挡惩罚因子Ω为0；如果换挡时间计数器C的当前值为非零值，则需进一步判断当前换挡指令shift的绝对值是否为1，如果shift的绝对值为1，则将换挡时间计数器C更新为1，如果shift的绝对值不为1，则将换挡时间计数器C进行累加。

5.根据权利要求3所述的一种双电机多挡耦合驱动系统的控制方法，其特征在于：所述步骤3中目标函数J及其约束条件为：

（公式4）

（公式5）

（公式6）

上述公式4至公式6是优化问题的一般描述形式，其中：

x为描述系统变化的状态量，与本控制方法相关的仅有电池荷电状态SOC和挡位状态gear；u为施加在系统上的控制量，包含功率分配系数PSR和换挡指令shift；函数f（*）则代表状态转移，表明在控制u的作用下系统会进入下一状态，相当于对车辆在控制器作用下的一种描述；

J代表目标函数，J主要是关于电池能耗的函数，也即电池功率P _bat 的积分函数，即控制目标为使得电池消耗量最小，k为时间步长索引，t为时间；

公式6为系统约束，T和ω分别代表电机的扭矩和转速，脚标*代表变量描述的对象，对应为TM或AM，脚标min代表该变量的最小值，脚标max代表该变量的最大值，脚标k代表在第k个时间步长时的状态，τ表示电机最大扭矩变化率阈值。

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