CN114382880B - 前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，包括以下步骤：步骤一、读取处理器芯片预设参数，获取当前车辆行驶状态信息；步骤二、根据当前行驶条件进行换挡条件的判断；步骤三、换挡准备过程：第一电机动力减小，第二电机动力增加；步骤四、换挡退挡过程：第二电机保持动力输出，两挡变速器退挡；步骤五、换挡挂挡过程：第一电机进行换挡调速，两挡变速器挂挡；步骤六、换挡结束过程：第一电机、第二电机恢复换挡前的动力输出。本发明的主要目的在于当某一驱动轴的两挡变速器进行换挡时，通过前后轴动力之间的互相转移，实现整车层面的无动力中断换挡。

Description

前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法

技术领域

本发明属于电动汽车传动领域，特别涉及一种基于前后轴独立驱动的电动汽车无动力中断换挡方法。

背景技术

近年来，随着社会的发展与进步，以零油耗、高集成、驾驶性能高等为特色的电动汽车获得了大力的发展，逐渐得到市场认可。随着市场的发展与普及，电动汽车未来也将向高端高性能、多样个性化方向发展，因此对于能够改善底盘性能的先进驱动技术的需求在增加。而电动汽车两挡变速器无动力中断换挡技术就是其中之一。

目前电动汽车两挡变速器吸引了众多学者与厂家的高度重视。相比于单电机加减速器的驱动方式，两挡变速器的使用一方面可使得驱动电机的最大转矩、最高转速需求得到大幅降低，从而减小电机的尺寸成本；另一方面，通过两挡变速器的传动比优化，可大幅提高驱动电机的高效区间利用率，从而提高整车经济性，增加续航里程。

但两挡变速器的使用，也使得电动汽车出现了“换挡品质”问题。换挡品质是指在保证车辆动力性的前提下，能够迅速且平稳换挡的程度，即换挡过程的动力中断和转矩平稳性问题。而在电动汽车传动系统中，电机输出轴与变速器输入轴直接连接，中间无离合器。因此，当需要换挡时，目前电动汽车采用的主流换挡方法为：利用驱动电机的调速特性和安装在两组齿轮间的同步器摩擦作用，将需要啮合的一对齿轮达到同步转速而顺利啮合，从而实现电动汽车换挡变速的功能。这种换挡方法虽然可以一定程度上缩短换挡时间，减小换挡冲击，但仍然存在这一定程度的动力中断，影响驾驶体验。

另一方面，前后轴独立驱动电动汽车，以其更好的动力性和湿滑路面操纵稳定性和非铺装路面通过性而获得了市场的高度发展与应用，成为目前中高端电动SUV普遍采用的驱动形式，但基于该类驱动形式，通过轴间力矩的相互配合辅助电动汽车解决换挡动力中断问题尚无研究先例。

发明内容

本发明的目的在于提出一种前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，本发明的主要目的在于当某一驱动轴的两挡变速器进行换挡时，利用电机转矩响应的快速性，通过前后轴动力之间的相互“转移”和“配合”，实现整车层面的无动力中断，提高汽车动力性和加速品质。

当某一驱动轴上的两挡变速器需要进行换挡时，该轴的驱动电机的动力迅速降低，另一驱动轴上驱动电机的动力同步增加；当前者的动力降为零时，其上的两挡变速器进行换挡；换挡结束后，该驱动轴的动力逐渐增加，另一驱动轴上驱动电机的动力同步减小，两轴的动力恢复至换挡前大小。

为实现上述目的，采用如下技术方案：

前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，包括：

步骤一、整车控制器VCU实时读取处理器芯片中存储的第一驱动轴上的两挡变速器一挡传动比i₁₁、二挡传动比i₁₂、第二驱动轴上的减速比i₂、轮胎半径r_w以及当前行驶条件下的换挡条件，并通过传感器实时获取第一电机的实时转矩T₁、第一电机实时转速n₁、第二电机的实时转矩T₂、第二电机实时转速n₂与当前车速u；

步骤二、所述整车控制器VCU根据当前的行驶条件进行换挡条件的判断：若不满足，则所述两挡变速器不进行换挡，继续以当前挡位行驶；若满足则执行后续步骤；

步骤三、进行换挡准备过程，此时所述整车控制器VCU将控制信号发送给第一电机控制器MC1与第二电机控制器MC2，使所述第一电机的动力迅速减小，所述第二电机的动力同步迅速增加，当所述第一电机的动力减小为零时，换挡准备过程完成；

步骤四、进行换挡退挡过程，此时控制所述第二电机保持换挡准备过程结束时的动力输出，所述两挡变速器进行换挡退挡过程：所述整车控制器VCU将退挡指令发送给两挡变速器控制器TCU，使所述两挡变速器在所述两挡变速器的换挡执行机构作用下从当前挡位退出，当前挡位的相关啮合齿轮脱离啮合，从而完成换挡退挡过程，此时所述两挡变速器输出端与输入端的动力传递中断；

步骤五、进行换挡挂挡过程，此时所述整车控制器VCU根据当前挡位和目标挡位的传动比以及当前车速确定所述第一电机的调速大小，并将调速指令发送给所述第一电机控制器MC1，使所述第一电机进行换挡调速；调速完成后，所述整车控制器VCU将挂挡指令发送给所述两挡变速器控制器TCU，使所述换挡执行机构在所述第一电机的换挡调速和同步器的摩擦作用下，将需要啮合的一对齿轮达到同步转速而顺利啮合，从而完成挂挡过程；

步骤六、进行换挡结束过程，此时所述整车控制器VCU将控制信号发送给所述第一电机控制器MC1与所述第二电机控制器MC2，使所述第一电机恢复至换挡准备过程前的动力输出，所述第二电机的动力同步迅速减小，也恢复至换挡准备过程前的动力输出，整个换挡过程完成。

作为一种优选，本发明所述前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征还在于，所述步骤二中的换挡条件为根据整车的动力性、经济性以及驾驶舒适性等条件提前标定好的；在进行换挡条件判断时，需判断当前行驶工况下的汽车是否满足换挡条件，若满足则进行相应的升挡或降挡，若不满足则继续以当前挡位行驶。

作为一种优选，本发明所述前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征还在于，所述步骤三中在进行换挡准备过程时，所述第一电机的动力输出迅速减小至零，是指其转速n₁维持n₁₀不变，但转矩T₁由当前值T₁₀迅速减小为T₁₁＝0；所述第二电机的动力同步迅速增加，是指其转速n₂维持n₂₀不变，但转矩T₂由当前值T₂₀迅速增大，并使T₂实时满足下述条件：

式中，T_2max是指所述第二电机在当前转速n₂₀下所能输出的最大转矩，i_1k为所述两挡变速器换挡前的挡位传动比；在换挡准备过程结束时T₁减小为0，则此时

作为一种优选，本发明所述前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征还在于，所述步骤四、步骤五中在进行换挡退挡过程与换挡挂挡过程中，所述第二电机保持换挡准备过程结束时的动力输出，即转速n₂₀维持不变，转矩

从而尽可能维持换挡过程中，整车层面的动力输出不变。

作为一种优选，本发明所述前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征还在于，所述步骤四、步骤五中在进行换挡退挡过程与换挡挂挡过程中，所述第一电机应以换挡准备过程结束时的转矩T₁₁＝0进行输出，其是指第一电机作用在所述两挡变速器输出端的转矩接近为0，但实质上，由于摩擦力、惯性力以及调速因素，所述第一电机直接输出的转矩并不为0。

作为一种优选，本发明所述前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征还在于，所述步骤四、步骤五中中，所述第一电电机在换挡退挡过程中维持转速n₁₀不变，所述第一电机在换挡挂挡过程中先进行调速，后维持调速后的转速不变。

作为一种优选，本发明所述前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征还在于，所述步骤五中进行换挡挂挡过程中所述第一电机调速时，若为升挡过程(一挡挂二挡)，所述第一电机的转速应减小，以使需要啮合的二挡齿轮尽快达到同步转速而顺利啮合，从而完成挂挡过程；则所述整车控制器VCU根据当前挡位和目标挡位的传动比以及当前车速确定所述第一电机的调速大小

此时所述第一电机的转速为n₁₁＝n₁₀+Δn，其中i₁₁为所述两挡变速器挂一挡时，从所述第一电机输出端到所述第一驱动轴两端车轮的总传动比，i₁₂为所述两挡变速器挂二挡时，从所述第一电机输出端到所述第一驱动轴两端车轮的总传动比。

作为一种优选，本发明所述前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征还在于，所述步骤五中进行换挡挂挡过程中所述第一电机调速时，若为降挡过程(二挡挂一挡)，所述第一电机的转速应增加，以使需要啮合的一挡齿轮尽快达到同步转速而顺利啮合，从而完成挂挡过程；则所述整车控制器VCU根据当前挡位和目标挡位的传动比以及当前车速确定所述第一电机的调速大小

此时所述第一电机的转速为n₁₁＝n₁₀+Δn。

作为一种优选，本发明所述前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征还在于，所述步骤六中在进行换挡结束过程时，所述第一电机的动力输出迅速增加，恢复至换挡准备过程前的动力输出，是指其转速n₁₁维持不变，但转矩T₁由T₁₁＝0迅速增加到

所述第二电机的动力同步迅速减小，是指其转速n₂₀维持不变，但转矩T₂由T₂₁迅速减小，并使T₂实时满足下述条件：

式中，i_1k为所述两挡变速器换挡前的挡位传动比，i'_1k为所述两挡变速器换挡后的挡位传动比；在换挡准备过程结束时T₁增加为T₁₂，则T₂恢复至T₂₀。则整个换挡过程完成。

作为一种优选，本发明所述前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征还在于，所述方法存储在前后轴各自采用一个驱动电机驱动，且后轴还具备采用接合套换挡的两挡变速器的前后轴独立驱动电动四驱汽车的整车控制器VCU中。

本发明的有益效果是：

1.本发明所述基于前后轴独立驱动的无动力中断换挡控制方法，相较于传统的电动汽车两挡变速器换挡方法，利用电机的转矩的高控制精度和快速响应性，通过轴间力矩分配和协调，可以消除换挡过程的无动力中断，从而大幅提高电动汽车的换挡品质，提高驾驶员的驾驶体验。

2.本发明所述基于前后轴独立驱动的无动力中断换挡控制方法，由于可以消除换挡过程的无动力中断，故其对两挡变速器换挡时间的缩短需求可大幅度降低，从而减小整个换挡过程中的部件冲击强度，降低相关部件的强度、硬度需求，最终达到降低两挡变速器成本的需求。

3.本发明所述基于前后轴独立驱动的无动力中断换挡控制方法，基于已有的变速器与前后轴独立驱动四驱技术，不需额外增加相关的辅助装置，商业化应用成本低。

附图说明

图1为本发明所述的基于前后轴独立驱动的无动力中断换挡控制方法电动汽车驱动系统原理图。

图2为本发明所述的基于前后轴独立驱动的无动力中断换挡控制方法的两挡变速器结构简图。

图3为本发明所述的基于前后轴独立驱动的无动力中断换挡控制方法的控制流程图。

图4为本发明所述的基于前后轴独立驱动的无动力中断换挡控制方法中升挡时第一电机的动力输出变化图。

图5为本发明所述的基于前后轴独立驱动的无动力中断换挡控制方法中升挡时第二电机的动力输出变化图。

图6为本发明所述的基于前后轴独立驱动的无动力中断换挡控制方法中降挡时第一电机的动力输出变化图。

图7为本发明所述的基于前后轴独立驱动的无动力中断换挡控制方法中降挡时第二电机的动力输出变化图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

如图1所示，前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法所适用的电动汽车包括：第一差速器100、两挡变速器200、第一电机(M1)300、整车控制器VCU400、第二电机(M2)500、第二差速器600、第一电机控制器MC1700、第二电机控制器MC2800、两挡变速器控制器TCU900、左前轮1000、右前轮1100、左后轮1200与右后轮1300。

其中第一电机300、两挡变速器200与第一差速器100位于第一驱动桥上，第一电机300输出的动力经两挡变速器200、第一差速器100后传递至左后轮1200与右后轮1300上；第二电机500、第二差速器600位于第二驱动桥上，第二电机500输出的动力经第二差速器600后传递至左前轮1000与右前轮1100上。

整车控制器400通过信号线与第一电机控制器700、第二电机控制器800以及两挡变速器控制器900信号连接，第一电机控制器700、第二电机控制器800、两挡变速器控制器900分别与第一电机300、第二电机500、两挡变速器200信号连接。

如图2所示，所述两挡变速器200，主要包括：输入轴211、一挡主动齿轮212、第一同步环213、花键毂214、接合套215、第二同步环216、二挡主动齿轮217、输出轴221、一挡从动齿轮222、二挡从动齿轮223、输出齿轮224。

输入轴211与第一电机300输出端固定连接，一挡主动齿轮212与二挡主动齿轮217旋转支撑在输入轴211上，一挡主动齿轮212的左侧加工有结合齿圈与外摩擦锥面，二挡主动齿轮217右侧加工有结合齿圈与外摩擦锥面；花键毂214与输入轴211通过花键固定连接；接合套215安装在花键毂214外圈上，并通过花键滑动连接；第一同步环213安装在花键毂214与一挡主动齿轮212之间，其右侧的内摩擦锥面与一挡主动齿轮的左侧的外摩擦锥面相对；第二同步环216安装在花键毂214与二挡主动齿轮217之间，其左侧的内摩擦锥面与二挡主动齿轮的右侧的外摩擦锥面相对。

接合套215，可在换挡机构的作用下向左或向右轴向移动，经第一同步环213或第二同步环216的“同步作用”下，分别与一挡主动齿轮212左侧结合齿圈或二挡主动齿轮217右侧结合齿圈啮合，从而将第一电机300的动力经输入轴211、花键毂214与结合套215，分别传递至一挡主动齿轮212，或二挡主动齿轮217。

输出轴221与输入轴211平行布置；一挡从动齿轮222与二挡从动齿轮223固定支撑在输出轴221上，并分别与一挡主动齿轮212、二挡主动齿轮217啮合；输出齿轮224固定支撑在输出轴221右端，并与第一差速器100的外圈大齿轮啮合。

如图3所示，本发明所述的基于前后轴独立驱动的无动力中断换挡控制方法应用于图1、图2所示的电动汽车的控制流程具体如下：

步骤一、整车控制器VCU400实时读取处理器芯片中存储的第一驱动轴上的两挡变速器200一挡传动比i₁₁、二挡传动比i₁₂、第二驱动轴上的减速比i₂、轮胎半径r_w以及当前行驶条件下的换挡条件，并通过传感器实时获取第一电机300的实时转矩T₁、第一电机300实时转速n₁、第二电机500的实时转矩T₂、第二电机500的实时转速n₂与当前车速u；

步骤二、整车控制器VCU400根据当前的行驶条件进行换挡条件的判断：换挡条件为根据整车的动力性、经济性以及驾驶舒适性等条件提前标定好的；在进行换挡条件判断时，需判断当前行驶工况下的汽车是否满足换挡条件，若不满足则两挡变速器200不进行换挡，继续以当前挡位行驶，若满足则进行后续步骤。

步骤三、进行换挡准备过程，此时整车控制器VCU400将控制信号发送给第一电机控制器700与第二电机控制器800，使第一电机300的动力输出迅速减小至零，即其转速n₁维持n₁₀不变，但转矩T₁由当前值T₁₀迅速减小为T₁₁＝0；并使第二电机500的动力同步迅速增加，是指其转速n₂维持n₂₀不变，但转矩T₂由当前值T₂₀迅速增大，并使T₂实时满足下述条件：

式中，T_2max是指第二电机500在当前转速n₂₀下所能输出的最大转矩，i_1k为两挡变速器200换挡前的挡位传动比；在换挡准备过程结束时T₁减小为0，则此时

步骤四、进行换挡退挡过程，此时第二电机500保持换挡准备过程结束时的动力输出，两挡变速器200进行退挡过程：整车控制器VCU400将退挡指令发送给两挡变速器控制器900，使两挡变速器200在两挡变速器换挡机构的作用下从当前挡位退出，当前挡位的相关啮合齿轮脱离啮合,具体过程如下：

若为升挡过程，换挡退挡过程需要从一挡退出并切换到空挡状态；在一挡状态时，接合套215位于右侧位置，与一挡主动齿轮212左侧结合齿圈啮合，从而连接花键毂214与一挡主动齿轮212；当从一挡退出时，在两挡变速器200换挡机构的作用下，接合套215向左轴向移动到中间位置处，与一挡主动齿轮212左侧结合齿圈脱离啮合，从而完成换挡退挡过程，此时输入轴211与输出轴221的动力传递中断；

若为降挡过程，换挡退挡过程需要从二挡退出并切换到空挡状态；在二挡状态时，接合套215位于左侧位置，与二挡主动齿轮217右侧结合齿圈啮合，从而连接花键毂214与二挡主动齿轮217；当从二挡退出时，在两挡变速器200换挡机构的作用下，接合套215向右轴向移动到中间位置处，与二挡主动齿轮217右侧结合齿圈脱离啮合，从而完成换挡退挡过程，此时输入轴211与输出轴221的动力传递中断。

步骤五、进行换挡挂挡过程，此时整车控制器VCU400根据当前挡位和目标挡位的传动比以及当前车速确定第一电机300的调速大小，并将调速指令发送给第一电机控制器700，使第一电机300进行换挡调速；若为升挡过程(一挡挂二挡)，第一电机300的转速应减小，则整车控制器VCU400根据当前挡位和目标挡位的传动比以及当前车速确定第一电机300的调速大小为：

此时第一电机300的转速为n₁₁＝n₁₀+Δn，其中i₁₁为两挡变速器200挂一挡时，从第一电机300输出端到左后轮1200与右后轮1300的总传动比，i₁₂为两挡变速器200挂二挡时，从第一电机300输出端到左后轮1200与右后轮1300的总传动比；若为降挡过程(二挡挂一挡)，第一电机300的转速应增加，则整车控制器VCU400根据当前挡位和目标挡位的传动比以及当前车速确定第一电机300的调速大小

此时第一电机300的转速为n₁₁＝n₁₀+Δn；

调速完成后，整车控制器VCU400将挂挡指令发送给两挡变速器控制器900，使两挡变速器200换挡执行机构在第一电机300的换挡调速和第一同步器213或第二同步器216的摩擦作用下，将需要啮合的一对齿轮达到同步转速而顺利啮合，从而完成挂挡过程，具体过程如下：

若为升挡过程，则需要从空挡状态退出并挂二挡；在空挡状态时，接合套215位于中间位置，此时接合套215不与一挡主动齿轮212左侧结合齿圈或二挡主动齿轮217右侧结合齿圈啮合；当挂二挡时，在两挡变速器200的换挡机构作用下，结合套215向左轴向移动，经第二同步环216的“同步作用”后与二挡主动齿轮217右侧的结合齿圈啮合，使得花键毂214与二挡主动齿轮217实现传动连接，从而完成挂二挡过程。

若为降挡过程，则需要从空挡状态退出并挂一挡；在空挡状态时，接合套215位于中间位置，此时接合套215不与一挡主动齿轮212左侧结合齿圈或二挡主动齿轮217右侧结合齿圈啮合；当挂一挡时，在两挡变速器200换挡机构作用下，结合套215向右轴向移动，经第一同步环213的“同步作用”后与一挡主动齿轮212左侧的结合齿圈啮合，使得花键毂214与一挡主动齿轮212实现传动连接，从而完成挂一挡过程。

在挂二挡或挂一挡过程中，由于事先经历过第一电机300的调速作用，故在挂挡过程中，第二同步环216或第一同步环213的“同步作用”持续时间可大大缩短。

步骤六、进行换挡结束过程，此时整车控制器VCU400将控制信号发送给第一电机控制器700与第二电机控制器800，使第一电机300恢复至换挡准备过程前的动力输出，即其转速n₁₁维持不变，但转矩T₁由0迅速增加到

第二电机500的动力同步迅速减小，也恢复至换挡准备过程前的动力输出，即其转速n₂₀维持不变，但转矩T₂由T₂₁迅速减小，并使T₂实时满足下述条件：

式中，i_1k为两挡变速器200换挡前的挡位传动比，i'_1k为两挡变速器200换挡后的挡位传动比；在换挡准备过程结束时T₁增加为T₁₂，则T₂恢复至T₂₀。

接下来降结合图4、图5、图6、图7，对本发明所述的基于前后轴独立驱动的无动力中断换挡控制方法的第一电机与第二电机在升挡与降挡过程中的动力变化做详细说明。

在升挡过程中，第一电机300的动力变化如图4所示，t₁时刻之前两挡变速器200为一挡状态，第一电机300以转矩T₁₀、转速n₁₀的动力进行输出；t₁-t₂为换挡准备过程，第一电机300的转矩迅速减小为T₁₁＝0，转速n₁₀维持不变；t₂-t₃为换挡退挡过程，第一电机300的转矩维持在T₁₁＝0不变，转速维持在n₁₀不变；t₃-t₄为换挡挂挡过程中的调速过程，第一电机300的转矩维持在T₁₁＝0不变，但转速根据需求调小到n₁₁；t₄-t₅为换挡挂挡过程中的挂挡过程，第一电机300的转矩维持在T₁₁＝0不变，转速维持在n₁₁不变；t₅-t₆为换挡结束过程，第一电机300的转矩迅速增加到T₁₂，转速维持在n₁₁不变；t₆时刻之后两挡变速器200为二挡状态，第一电机300以转矩T₁₂、转速n₁₁的动力进行输出。

在升挡过程中，第二电机500的动力变化如图5所示，在整个换挡过程中第二电机500的转速维持在n₂₀不变，但转矩发生变化以尽可能维持整车层面的动力输出不变：t₁时刻之前两挡变速器200为一挡状态，第二电机500以转矩T₂₀的动力进行输出；t₁-t₂为换挡准备过程，第二电机500的转矩迅速增加到T₂₁；t₂-t₅为换挡退挡过程与换挡挂挡过程，第二电机300的转矩维持在T₂₁不变；t₅-t₆为换挡结束过程，第二电机500的转矩迅速减小到T₂₀；t₆时刻之后两挡变速器200为二挡状态，第二电机500以转矩T₂₀、转速n₂₀的动力进行输出。

在降挡过程中，第一电机300的动力变化如图6所示，t₁时刻之前两挡变速器200为一挡状态，第一电机300以转矩T₁₀、转速n₁₀的动力进行输出；t₁-t₂为换挡准备过程，第一电机300的转矩迅速减小为T₁₁＝0，转速n₁₀维持不变；t₂-t₃为换挡退挡过程，第一电机300的转矩维持在T₁₁＝0不变，转速维持在n₁₀不变；t₃-t₄为换挡挂挡过程中的调速过程，第一电机300的转矩维持在T₁₁＝0不变，但转速根据需求调大到n₁₁；t₄-t₅为换挡挂挡过程中的挂挡过程，第一电机300的转矩维持在T₁₁＝0不变，转速维持在n₁₁不变；t₅-t₆为换挡结束过程，第一电机300的转矩迅速增加到T₁₂，转速维持在n₁₁不变；t₆时刻之后两挡变速器200为二挡状态，第一电机300以转矩T₁₂、转速n₁₁的动力进行输出。

在降挡过程中，第二电机500的动力变化如图7所示，在整个换挡过程中第二电机500的转速维持在n₂₀不变，但转矩发生变化以尽可能维持整车层面的动力输出不变：t₁时刻之前两挡变速器200为一挡状态，第二电机500以转矩T₂₀的动力进行输出；t₁-t₂为换挡准备过程，第二电机500的转矩迅速增加到T₂₁；t₂-t₅为换挡退挡过程与换挡挂挡过程，第二电机500的转矩维持在T₂₁不变；t₅-t₆为换挡结束过程，第二电机500的转矩迅速减小到T₂₀；t₆时刻之后两挡变速器200为二挡状态，第二电机500以转矩T₂₀、转速n₂₀的动力进行输出。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外地修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定地一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (8)

1.一种前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征在于，包括：

该方法适用于前后轴独立驱动电动四驱汽车构型，该构型包括，第一电机、两挡变速器、第一差速器、第二电机、第二差速器、整车控制器、第一电机控制器、第二电机控制器、两挡变速器控制器、左前轮、右前轮、左后轮、右后轮；

其中所述第一电机、所述两挡变速器与所述第一差速器位于后驱动桥上，所述第一电机输出的动力经所述两挡变速器、所述第一差速器后经驱动轴传递至所述左后轮与所述右后轮上；所述第二电机、所述第二差速器位于前驱动桥上，所述第二电机输出的动力经所述第二差速器后经驱动轴传递至所述左前轮与所述右前轮上；

所述第一电机和所述两挡变速器与所述后驱动桥采用平行轴布置，所述第二电机输出端直接与所述第二差速器输入端固定连接；

所述整车控制器通过信号线与所述第一电机控制器、所述第二电机控制器以及所述两挡变速器控制器连接，所述第一电机控制器、所述第二电机控制器、所述两挡变速器控制器分别通过信号线与所述第一电机、所述第二电机、所述两挡变速器连接；

所述前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法存储在所述整车控制器中，流程包括：

步骤一、实时读取所述整车控制器芯片中存储的信息，并通过传感器实时获取车辆状态信息；

步骤二、所述整车控制器根据当前的行驶条件进行换挡条件的判断：若不满足，则所述两挡变速器不进行换挡，继续以当前挡位行驶；若满足则执行后续步骤；

步骤三、进行换挡准备过程，此时所述整车控制器将控制信号发送给所述第一电机控制器与所述第二电机控制器，进而控制所述第一电机的动力输出迅速减小至零，即其转速n₁维持n₁₀不变，但其转矩T₁由当前值T₁₀迅速减小为T₁₁＝0；控制所述第二电机的动力同步迅速增加，是指其转速n₂维持n₂₀不变，但转矩T₂由当前值T₂₀迅速增大，并使T₂实时满足条件

式中，T_2max是指所述第二电机在当前转速n₂₀下所能输出的最大转矩，i_1k为所述两挡变速器换挡前的挡位传动比；在换挡准备过程结束时T₁减小为0，则此时

步骤四、进行换挡退挡过程，所述整车控制器将控制信号发送给第二电机控制器，进而控制所述第二电机保持换挡准备过程结束时的动力输出，将退挡指令发送给两挡变速器控制器，进而控制所述两挡变速器在所述两挡变速器的换挡执行机构作用下从当前挡位退出，当前挡位的相关啮合齿轮脱离啮合，从而完成换挡退挡过程，此时所述两挡变速器输出端与输入端的动力传递中断；

步骤五、进行换挡挂挡过程，所述整车控制器根据当前挡位和目标挡位的传动比以及当前车速确定所述第一电机的调速大小，并将调速指令发送给所述第一电机控制器，使所述第一电机进行换挡调速；调速完成后，所述整车控制器将挂挡指令发送给所述两挡变速器控制器，使所述换挡执行机构在所述第一电机的换挡调速和同步器的摩擦作用下，将需要啮合的一对齿轮达到同步转速而顺利啮合，从而完成挂挡过程；

步骤六、进行换挡结束过程，所述整车控制器将控制信号发送给所述第一电机控制器与所述第二电机控制器，控制所述第一电机的动力输出逐渐增加，恢复至换挡准备过程前的动力输出，即其转速n₁₁维持不变，但其转矩T₁由T₁₁＝0逐渐增加到

控制所述第二电机的动力同步逐渐减小，即其转速n₂₀维持不变，但转矩T₂由T₂₁逐渐减小，并实时满足条件

式中，i'_1k为所述两挡变速器换挡后的挡位传动比；在换挡准备过程结束时T₁增加为T₁₂，则T₂恢复至T₂₀，整个换挡过程完成。

2.如权利要求1所述一种前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征在于，所述步骤一中实时读取所述整车控制器芯片中存储的信息包括：所述两挡变速器一挡传动比i₁₁、二挡传动比i₁₂、所述前驱动桥上的减速比i₂、轮胎半径r_w以及当前行驶条件下的换挡条件；通过传感器实时获取车辆状态信息包括：所述第一电机的实时转矩T₁、所述第一电机实时转速n₁、所述第二电机的实时转矩T₂、所述第二电机实时转速n₂与当前车速u。

3.如权利要求1所述一种前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征在于，所述步骤二中的换挡条件为根据整车的动力性、经济性以及驾驶舒适性等条件提前标定好的；在进行换挡条件判断时，需判断当前行驶工况下的汽车是否满足换挡条件，若满足则进行相应的升挡或降挡，若不满足则继续以当前挡位行驶。

4.如权利要求1所述一种前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征在于，所述步骤四、步骤五中在进行换挡退挡过程与换挡挂挡过程中，所述第二电机保持换挡准备过程结束时的动力输出，即转速n₂₀维持不变，转矩

从而尽可能维持换挡过程中，整车层面的动力输出不变。

5.如权利要求1所述一种前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征在于，所述步骤四、步骤五中在进行换挡退挡过程与换挡挂挡过程中，所述第一电机应以换挡准备过程结束时的转矩T₁₁＝0进行输出，其是指第一电机作用在所述两挡变速器输出端的转矩接近为0，但实质上，由于摩擦力、惯性力以及调速因素，所述第一电机直接输出的转矩并不为0。

6.如权利要求1所述一种前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征在于，所述步骤四、步骤五中，所述第一电机在换挡退挡过程中维持转速n₁₀不变，所述第一电机在换挡挂挡过程中先进行调速，后维持调速后的转速不变。

7.如权利要求1所述一种前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征在于，所述步骤五中进行换挡挂挡过程中所述第一电机调速时，若为升挡过程(一挡挂二挡)，所述第一电机的转速应减小，以使需要啮合的二挡齿轮尽快达到同步转速而顺利啮合，从而完成挂挡过程；所述第一电机的调速大小根据当前挡位和目标挡位的传动比以及当前车速确定：

此时所述第一电机的转速为n₁₁＝n₁₀+Δn，其中i₁₁为所述两挡变速器挂一挡时，从所述第一电机输出端到第一驱动轴两端车轮的总传动比，i₁₂为所述两挡变速器挂二挡时，从所述第一电机输出端到所述第一驱动轴两端车轮的总传动比。

8.如权利要求1所述一种前后轴独立驱动电动汽车的无动力中断换挡控制方法，其特征在于，所述步骤五中进行换挡挂挡过程中所述第一电机调速时，若为降挡过程(二挡挂一挡)，所述第一电机的转速应增加，以使需要啮合的一挡齿轮尽快达到同步转速而顺利啮合，从而完成挂挡过程；所述第一电机的调速大小根据当前挡位和目标挡位的传动比以及当前车速确定：

此时所述第一电机的转速为n₁₁＝n₁₀+Δn。

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