CN116923088A - 双电机两档变速驱动装置及扭矩分配控制方法 - Google Patents

双电机两档变速驱动装置及扭矩分配控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双电机两档变速驱动装置，包括输入轴、输出轴、中间轴、与输入轴连接的第一电机、第二电机、用于将来自所述输入轴的动力传递至所述中间轴连接的第一传动机构和第二传动机构、设置于输入轴上且选择性地与第一传动机构结合或与第二传动机构结合的动力换档机构、与所述第二电机和中间轴连接的第三传动机构以及与中间轴和所述输出轴连接的第四传动机构。本发明的双电机两档变速驱动装置，通过双电机协同运行，增大了整车驱动系统高效区间，克服了换档动力中断的问题，提高了整车的动力性和经济性。此外，本发明还公开了一种应用于双电机两档变速驱动装置的扭矩分配控制方法。

Description

双电机两档变速驱动装置及扭矩分配控制方法
技术领域
本发明属于变速器技术领域，具体地说，本发明涉及一种双电机两档变速驱动装置及扭矩分配控制方法。
背景技术
随着经济的发展，汽车保有数量的增多，带来的问题也日益突出，汽车的排放导致的环境污染以及全球气候变暖，会导致人类的生存环境变得恶劣；同时，汽车使用的是传统的化石燃料，是不可再生的能源，随着汽车数量增多，对于能源的需求也会越来越多，因此对于能源的高效使用也变得越来越重要。
近年来，以电动汽车为代表的新能源技术得到了快速发展，新能源市场的竞争日趋激烈化，同时也推动着与新能源相关的技术的竞争更加激烈。相比于传统燃油汽车，电动汽车具有起步扭矩大，加速快，动力传递效率高且没有换档冲击等优点，目前大部分电动汽车采用的是单电机单档减速驱动系统。随着对电动车动力性和续航里程的要求越来越高，减速驱动系统逐步向多电机和多档化发展。
电动汽车在实际行驶中的车速和扭矩需求的变化范围是很广的，电机的高效率区间相对发动机虽然扩大许多，但在低速高扭矩和高速时效率仍然较低；当整车最大爬坡度或高速超车要求较高时，需要增大电机的扭矩能力和最大功率，设计难度加大，成本和重量也增大；此外，增加档位有助于提高驱动系统动力性和经济性，但是单电机多档位驱动会存在换档顿挫或者动力中断的问题。因此，近年来双电机多档位驱动装置受到各汽车厂商和电驱动企业的关注和研究，它在满足整车动力性需求的同时，换档性能也得到明显提升，系统的高效区域得到更好的发挥，对电机的功率要求就降低了，成本控制、重量控制和可靠性也会更好。
随着驱动装置结构变复杂，驱动控制也就会相应复杂，车辆控制器在运行中需要进行大量快速的运算才能保障车辆正常运行，因而对控制硬件的要求就更高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提供一种双电机两档变速驱动装置，目的是避免出现换档动力中断的问题，提高整车的动力性和经济性。
为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：双电机两档变速驱动装置，包括输入轴、输出轴、中间轴、与输入轴连接的第一电机、第二电机、用于将来自所述输入轴的动力传递至所述中间轴连接的第一传动机构和第二传动机构、设置于输入轴上且选择性地与第一传动机构结合或与第二传动机构结合的动力换档机构、与所述第二电机和中间轴连接的第三传动机构以及与中间轴和所述输出轴连接的第四传动机构。
所述第一传动机构包括空套在所述输入轴上的一档驱动齿轮和设置于所述中间轴上且与一档驱动齿轮相啮合的中间轴一档齿轮。
所述第二传动机构包括空套在所述输入轴上的二档驱动齿轮和设置于所述中间轴上且与二档驱动齿轮相啮合的中间轴二档齿轮，所述动力换档机构位于所述一档驱动齿轮和所述二档驱动齿轮之间。
所述第三传动机构包括与所述第二电机连接的第一齿轮和设置于所述中间轴上且与第一齿轮相啮合的第二齿轮，第一齿轮空套在所述输入轴上。
所述第四传动机构包括设置于所述中间轴上的中间轴输出齿轮和设置于所述输出轴上且与中间轴输出齿轮相啮合的输出轴齿轮。
所述动力换档机构为滑套式换档机构，动力换档机构具有三个工作状态，三个工作状态分别为中间状态、第一接合状态和第二接合状态；动力换档机构处于第一接合状态时，动力换档机构与所述一档驱动齿轮接合；动力换档机构处于第二接合状态时，动力换档机构与所述二档驱动齿轮接合。
本发明还提供了一种双电机两档变速驱动装置的扭矩分配方法，包括步骤：
S1、数据准备；
S2、设定车速、轮边需求扭矩和扭矩系数特征点，分别计算各档位下，各特征点工况的驱动系统效率；
S3、计算驱动系统最优效率Map以及对应效率最优时的档位Map和扭矩系数Map。
所述步骤S1中，需要收集第一电机和第二电机的效率Map和额定外特性曲线、车轮滚动半径r以及双电机两档变速驱动装置各档位的速比及机械效率试验数据，设定扭矩系数λ为第一电机负荷率系数。
所述步骤S2包括：
S201、设定车速特征点为间隔Δv的向量V=[V1,V2,V3……Vn]，单位为千米每小时；设定参考轮边扭矩为间隔Δt的向量T=[T1,T2,T3……Tm]，单位牛米；设定参考扭矩系数为分布在（0,1）之间间隔Δλ的向量λ=[λ1,λ2,λ3……λk]；其中n表示车速特征点的个数，m表示参考轮边扭矩的个数，k表示参考扭矩系数的个数；设定扭矩系数λ为第一电机负荷率系数，i1,i2,i3分别为第一电机一档、第一电机二档、第二电机的总速比，r代表车轮滚动半径，单位为米；
S202、计算处于EV11档位时各特征工况点的驱动系统综合效率η_ev11 (m,n,k)，此时第一电机为一档，且第一电机与第二电机为并联驱动，设定车辆车速为V1，设定轮边需求扭矩为T1，设定扭矩系数为λ1，综合效率即包含双电机的综合效率与该档位机械效率；
S203、计算处于EV21档位时各特征工况点的驱动系统综合效率η_ev21 (m,n,k)，此时第一电机为二档，且第一电机与第二电机为并联驱动，设定车辆车速为V1，设定轮边需求扭矩为T1，设定扭矩系数为λ1，综合效率即包含双电机的综合效率与该档位机械效率；
S204、计算处于EV01档位时各特征工况点的驱动系统综合效率η_ev01 (m,n)，此时第二电机单独驱动，综合效率即包含第二电机的效率与该档位机械效率。
所述步骤S3包括：
S301、根据η_ev11 (m,n,k)、η_ev21 (m,n,k)两个档位各特征工况点的效率矩阵，求EV模式两个档位各自的最优效率及对应的扭矩系数，EV01档位单个电机工作无扭矩分配，不需要寻优；
对比η_ev11（1,1,1），η_ev11（1,1,2）……η_ev11（1,1,k），取最大效率值写入矩阵η_ev11opt(1,1)，同时对应的扭矩系数写入矩阵λ_ev11opt(1,1)；
对比η_ev21（1,1,1），η_ev21（1,1,2）……η_ev21（1,1,k），取最大效率值写入矩阵η_ ev21opt(1,1)，同时对应的扭矩系数写入矩阵λ_ev21opt(1,1)；
S302、根据步骤S301对两个档位遍历在各个车速和轮边扭矩下的最优效率分别依次写入矩阵η_ ev11opt(m,n)和η_ ev21opt(m,n)，并同时得到最优效率时对应的扭矩系数λ_ ev11opt(m,n)和λ_ ev21opt(m,n)；
S303、根据所述η_ ev11opt (m,n)、η_ ev21opt (m,n)和η_ev01 (m,n)三个档位的效率矩阵，求EV模式的最优效率及对应的扭矩系数；
对比η_ev11opt（1,1）、η_ev21opt（1,1）和η_ev01（1,1），取最大效率值写入矩阵η_opt（1,1）；
若η_ev11opt（1,1）最大，则对应地取λ_ev11opt (1,1)的值写入矩阵λ_opt(1,1)，作为最优效率对应的扭矩系数，另外设定矩阵Gear_opt（1,1）=1，设定1代表EV11档位，2代表EV21档位，3代表EV01档位；
若η_ev21opt（1,1）最大，则对应地取λ_ev21opt (1,1)的值写入矩阵λ_opt (1,1)，Gear_opt（1,1）=2；
若η_ev01（1,1）最大，对应地取0写入矩阵λ_opt (1,1)，Gear_opt（1,1）=3；
S304、根据步骤S303遍历在各个车速和轮边扭矩下的最优效率写入矩阵η_opt(m,n)，并同时得到最优效率时对应的扭矩系数λ_opt(m,n)和档位Gear_opt (m,n)，这样就得出了车辆在任意车速和轮边扭矩工况点两个电机的档位选择和扭矩分配。
本发明的双电机两档变速驱动装置，通过双电机协同运行，增大了整车驱动系统高效区间，克服了换档动力中断的问题，提高了整车的动力性和经济性；此外，本发明所述的应用于双电机两档变速驱动装置的控制方法，通过预先计算车辆在各个工况下的电机的扭矩分配Map和档位Map，存储于车辆控制器中，这样在车辆运行中根据车速和轮边扭矩实时查询插值就能精准确定两个电机的档位和扭矩需求，减小控制器运算量，还能确保驱动系统一直工作在效率最高点。
附图说明
本说明书包括以下附图，所示内容分别是：
图1是本发明双电机两档变速驱动装置的结构示意图；
图2是电机换档过程流程示意图；
图3是本发明实施例提供的双电机扭矩分配控制方法流程图；
图4是双电机两档驱动系统效率最优时的档位Map示意图；
图5是双电机两档驱动系统效率最优时的扭矩分配系数Map示意图；
图中标记为：1、第一电机；2、第二电机；3、第一齿轮；4、动力换档装置；5、输入轴；6、中间轴；7、中间轴一档齿轮；8、中间轴二档齿轮；9、第二齿轮；10、中间轴输出齿轮；11、输出轴；12、输出轴齿轮；13、一档驱动齿轮；14、二档驱动齿轮；15、动力换档机构。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，目的是帮助本领域的技术人员对本发明的构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解，并有助于其实施。
需要说明的是，在下述的实施方式中，所述的“第一”、“第二”和“第三”并不代表结构和/或功能上的绝对区分关系，也不代表先后的执行顺序，而仅仅是为了描述的方便。
如图1所示，本发明提供了一种双电机两档变速驱动装置，包括输入轴5、输出轴11、中间轴6、与输入轴5连接的第一电机1、第二电机2、用于将来自输入轴5的动力传递至中间轴6连接的第一传动机构和第二传动机构、设置于输入轴5上且选择性地与第一传动机构结合或与第二传动机构结合的动力换档机构15、与第二电机2和中间轴6连接的第三传动机构以及与中间轴6和输出轴11连接的第四传动机构。
具体地说，如图1所示，输入轴5、输出轴11和中间轴6的轴线相平行，第一传动机构包括空套在输入轴5上的一档驱动齿轮13和设置于中间轴6上且与一档驱动齿轮13相啮合的中间轴一档齿轮7。第二传动机构包括空套在输入轴5上的二档驱动齿轮14和设置于中间轴6上且与二档驱动齿轮14相啮合的中间轴二档齿轮8，动力换档机构15位于一档驱动齿轮13和二档驱动齿轮14之间。第三传动机构包括与第二电机2连接的第一齿轮3和设置于中间轴6上且与第一齿轮3相啮合的第二齿轮9，第一齿轮3空套在输入轴5上。第四传动机构包括设置于中间轴6上的中间轴输出齿轮10和设置于输出轴11上且与中间轴输出齿轮10相啮合的输出轴齿轮12。
如图1所示，第一电机1的输出端与输入轴5固定连接，第二电机2的输出端与第一齿轮3固定连接，第一齿轮3空套在输入轴5上，中间轴6通过叠加输入轴齿轮以及第一齿轮3传递的扭矩，在经过减速増扭后通过输出轴11输出。第一电机1为辅助驱动电机，有三个档位，一档、二档和空档。第二电机2为主驱动电机，只有一个档位，通过第一齿轮3与第二齿轮9处于常啮合状态。
如图1所示，中间轴一档齿轮7、中间轴二档齿轮8、第二齿轮9、中间轴输出齿轮10分别与中间轴6固定连接，中间轴二档齿轮8、中间轴输出齿轮10、中间轴一档齿轮7和第二齿轮9为沿中间轴6的轴线依次布置。输出轴齿轮12和输出轴11固定连接，输出轴11将扭矩输出到电动汽车的驱动车轮。
如图1所示，一档驱动齿轮13和二档驱动齿轮14分别与中间轴一档齿轮7和中间轴二档齿轮8啮合；第一齿轮3与第二齿轮9啮合；中间轴输出齿轮10与输出轴齿轮12啮合。
如图1所示，动力换档机构15与输入轴5固定连接，动力换档机构15为滑套式换档机构，动力换档机构15具有三个工作状态，三个工作状态分别为中间状态、第一接合状态和第二接合状态；动力换档机构15处于第一接合状态时，动力换档机构15与一档驱动齿轮13接合，输入轴5能够带动一档驱动齿轮13进行转动；动力换档机构15处于第二接合状态时，动力换档机构15与二档驱动齿轮14接合，输入轴5能够带动二档驱动齿轮14进行转动；动力换档机构15处于中间状态时，动力换档机构15与一档驱动齿轮13和二档驱动齿轮14均不接合，输入轴5不能带动一档驱动齿轮13和二档驱动齿轮14转动。
车辆驱动档位包括EV11、EV21和EV01三个档位。处于EV11档位时，第一电机1与第二电机2并联驱动，而且动力换档机构15处于第一接合状态，动力换档机构15与一档驱动齿轮13接合，第一电机1产生的动力经第一传动机构传递至中间轴6，第二电机2产生的动力经第三传动机构传递至中间轴6；处于EV21档位时，第一电机1与第二电机2并联驱动，而且动力换档机构15处于第二接合状态，动力换档机构15与二档驱动齿轮14接合，第一电机1产生的动力经第二传动机构传递至中间轴6，第二电机2产生的动力经第三传动机构传递至中间轴6；处于EV01档位时，第二电机2单独驱动，动力换档机构15处于中间状态，第二电机2产生的动力经第三传动机构传递至中间轴6。
当第一电机1从EV11档换到EV21档时，在确保输出到轮边的总扭矩不变的情况下，第一电机1的控制器会发出信息逐步减小第一电机1扭矩，同步地，第二电机2的控制器会发出信息逐步增大第二电机2扭矩，当第一电机1的扭矩退出完成，动力换档机构15从第一接合状态切换至中间状态；然后第一电机1的控制器发出命令调节第一电机1的转速到目标转速，目标转速根据车速和第一电机1的二档总速比确定；待第一电机1的转速与目标转速同步，动力换档机构15从中间状态切换至第二接合状态，然后第一电机1的控制器控制第一电机1的扭矩从零逐步增大到第一电机1的目标扭矩，同步地，第二电机2的控制器控制第二电机2的扭矩逐步减小到第二电机2目标扭矩；这样就完成了档位切换过程，且动力输出不受影响。
上述结构的变速驱动装置有两个驱动电机，第一电机1有两个档位，第二电机2有一个档位；当车辆在低速高扭矩或者高速超车时，两个电机同时驱动，通过合理的扭矩分配使驱动系统整体效率最高；当根据工况需求第一电机1需要换档时，先由第二电机2暂时承担轮边扭矩，待第一电机1调速至目标转速，再进入目标档位承担部分扭矩，基本消除了单电机换档过程动力中断的问题。
基于上述结构的变速驱动装置，本发明提出了一种基于效率最优的扭矩分配控制方法，以两个电机的效率Map、外特性曲线计算得到最优效率时两个电机的档位Map和扭矩系数Map。档位Map和所示扭矩系数Map均以车速为X轴，轮边扭矩为Y轴，当车辆处于某一车速和需求扭矩时，即可通过查询档位Map和所示扭矩系数Map得到当前工况点两个电机的档位和扭矩请求。
本发明提供的双电机两档变速驱动装置的扭矩分配方法，包括如下的步骤：
S1、数据准备；
S2、设定车速、轮边需求扭矩和扭矩系数特征点，分别计算各档位下，各特征点工况的驱动系统效率；
S3、计算驱动系统最优效率Map以及对应效率最优时的档位Map和扭矩系数Map。
如图3所示，在上述步骤S1中，需要收集第一电机和第二电机的效率Map和额定外特性曲线、车辆的车轮滚动半径r（单位为米）以及双电机两档变速驱动装置各档位的总速比及机械效率试验数据，设定扭矩系数λ为第一电机的负荷率系数。设定i1为双电机两档变速驱动装置在EV11档位时第一电机的总速比，设定i2为双电机两档变速驱动装置在EV21档位时第一电机的总速比，设定i3为双电机两档变速驱动装置第二电机的总速比。本发明中对机械效率数据处理不做展开说明，以某特定值来代表不同档位下的机械效率ηtr1、ηtr2、ηtr3。
如图3所示，在上述步骤S2中，设定车速、轮边扭矩和扭矩系数特征点，分别计算各档位下，各特征点工况的驱动系统效率。详细的计算过程如下。
上述步骤S2包括：
S201、设定车速特征点为间隔Δv的向量V=[V1,V2,V3……Vn] ，单位为千米每小时，轮边扭矩特征点为间隔Δt的向量T=[T1,T2,T3……Tm],单位牛米，扭矩系数特征点为分布在（0,1）之间间隔Δλ的向量λ=[λ1, λ2, λ3……λk]。其中n表示车速特征点的个数，m表示轮边扭矩特征点的个数，k表示扭矩系数特征点的个数；
S202、计算处于EV11档位时各特征工况点的驱动系统综合效率，此时第一电机为一档，且第一电机与第二电机为并联驱动，设定车辆车速为V1，设定轮边需求扭矩为T1，设定扭矩系数为λ1，综合效率即包含双电机的综合效率与该档位机械效率；
S203、计算处于EV21档位时各特征工况点的驱动系统综合效率，此时第一电机为二档，且第一电机与第二电机为并联驱动，设定车辆车速为V1，设定轮边需求扭矩为T1，设定扭矩系数为λ1，综合效率即包含双电机的综合效率与该档位机械效率；
S204、计算处于EV01档位时各特征工况点的驱动系统综合效率，此时第二电机单独驱动，综合效率即包含第二电机的效率与该档位机械效率。
在上述步骤S202中，先计算第一电机为一档，与第二电机并联驱动，也即EV11档位时，车辆车速为V1，轮边扭矩为T1，扭矩系数为λ1时，综合效率为：
；
式(1)中，t11为EV11档位时第一电机的扭矩需求，t2为EV11档位时第二电机的扭矩需求；
n11为EV11档位且车速为V1时第一电机的转速，n2为EV11档位且车速V1时第二电机的转速，n11和n2单位为转每分；
η11为第一电机在t11扭矩和n11转速下的效率，η2为第二电机在t2扭矩和n2转速下的效率。
；
式(2)中，T1max(n11)为第一电机在以转速n11查询第一电机的外特性曲线扭矩最大值；
式(4)中，T2max(n2)为第二电机在以转速n2查询第二电机的外特性曲线扭矩最大值；
式(7)中，N1max为第一电机最高转速；
式(8)中，N2max为第二电机最高转速。
利用式(1)～(8)联立求解得到EV11档位下上述工况点的综合效率η_ev11(1,1,1)，并以循环遍历方法求解车辆在EV11档位各个工况下的综合效率η_ev11 (m,n,k)。
在上述步骤S203中，计算第一电机为二档，与第二电机并联驱动，也即EV21档位时，车辆车速为V1，轮边扭矩为T1，扭矩系数为λ1时，综合效率为：
；
式(9)中，t21为EV21档位时第一电机的扭矩需求，t2为EV21档位时第二电机的扭矩需求；
n21为EV21档位且车速为V1时第一电机的转速，n2为EV21档位且车速为第二电机的转速，n21和n2的单位为转每分；
η21为第一电机在t21扭矩和n21转速下的效率，η2为第二电机在t2扭矩和n2转速下的效率;
；
式(10)中，T1max(n21)为第一电机在以转速n21查询第一电机的外特性曲线扭矩最大值；
式(12)中，T2max(n2)为第二电机在以转速n2查询第二电机的外特性曲线扭矩最大值；
式(15)中，N1max为第一电机最高转速；
式(16)中，N2max为第二电机最高转速；
利用式(9)～(16)联立求解得到EV21档位下上述工况点的综合效率η_ev21(1,1,1)，并以循环遍历方法求解车辆在EV21档位各个工况下的综合效率η_ev21 (m,n,k)；
在上述步骤S204中，当第二电机单独驱动，也即EV01档位时，效率即为第二电机的效率与机械效率的乘积，此时有：
需要注意的是，式（17）中第二电机的效率η2需根据双电机两档变速驱动装置在EV01档位的总速比i3将特征点转化为在特征点车速V和轮边扭矩T下，就得到了EV01档位的效率矩阵η_ev01 (m,n)，其扭矩系数矩阵为零。
如图3所示，在上述步骤S3中，计算驱动系统最优效率Map以及对应效率最优时的档位Map和扭矩系数Map，详细的过程如下。
上述步骤S3包括：
S301、根据所述η_ev11 (m,n,k)，η_ev21 (m,n,k)两个档位各特征工况点的效率矩阵，求EV模式两个档位各自的最优效率及对应的扭矩系数，EV01档位单个电机工作无扭矩分配，不需要寻优；
对比η_ev11（1,1,1），η_ev11（1,1,2）……η_ev11（1,1,k），取最大效率值写入矩阵η_ev11opt(1,1)，同时对应的扭矩系数写入矩阵λ_ev11opt(1,1)；
对比η_ev21（1,1,1），η_ev21（1,1,2）……η_ev21（1,1,k），取最大效率值写入矩阵η_ ev21opt(1,1)，同时对应的扭矩系数写入矩阵λ_ev21opt(1,1)；
S302、根据步骤S301对两个档位遍历在各个车速和轮边扭矩下的最优效率分别依次写入矩阵η_ ev11opt(m,n)，η_ ev21opt(m,n)，并同时得到最优效率时对应的扭矩系数λ_ ev11opt(m,n)和λ_ ev21opt(m,n)。
S303、根据η_ev11opt (m,n)，η_ev21opt (m,n)，η_ev01 (m,n)三个档位的效率矩阵，求EV模式的最优效率及对应的扭矩系数，方法如下：
对比η_ev11opt（1,1），η_ev21opt（1,1），η_ev01（1,1），取最大效率值写入矩阵η_opt（1,1）；
若η_ev11opt（1,1）最大，则对应地取λ_ev11opt (1,1)的值写入矩阵λ_opt(1,1)，作为最优效率对应的扭矩系数，另外设定矩阵Gear_opt（1,1）=1，设定1代表EV11档位，2代表EV21档位，3代表EV01档位；
若η_ev21opt（1,1）最大，则对应地取λ_ev21opt (1,1)的值写入矩阵λ_opt (1,1)，Gear_opt（1,1）=2；
若η_ev01（1,1）最大，对应地取0写入矩阵λ_opt (1,1)，Gear_opt（1,1）=3；
否则若所述三个效率值都不存在，则对应的效率，扭矩系数，档位值都不存在；
S304、根据步骤S303遍历在各个车速和轮边扭矩下的最优效率写入矩阵η_opt(m,n)，并同时得到最优效率时对应的扭矩系数λ_opt(m,n)和档位Gear_opt (m,n)，这样就得出了车辆在任意车速和轮边扭矩工况点两个电机的档位选择和扭矩分配。
如图3所示，最后将以上结果应用在整车上，车辆在运行中，整车控制器采集当前实时车速V_act，同时根据驾驶员踏板信号计算轮边需求的扭矩T_cmd，根据所述提前计算好的扭矩系数Map λ_opt(m,n)和档位Map Gear_opt(m,n)，查询得到当前车速和需求扭矩下，应该采用的扭矩系数和档位，进而就容易得到最终第一电机的目标扭矩Tmotor1和第二电机的目标扭矩 Tmotor2，并将此信息发送到电机控制器，分别执行输出扭矩，从而使驱动系统始终运行在综合最优效率点，提高车辆经济性。
本发明所述的用于电动汽车的双电机两档变速驱动装置的扭矩分配控制方法，其中整车各工况点的确定：根据车辆最高行驶车速范围划分车速特征点，按照某一固定步长递增方式确定车速特征点；根据车辆的最大可输出扭矩范围划分轮边扭矩特征点，按照某一固定步长递增方式确定扭矩特征点；所述扭矩系数范围为0～1，按照某一固定步长以递增方式确定特征点，且EV11档位和EV21档位的扭矩系数从第一个非零特征点开始，EV01档位的扭矩系数为零。
本发明所述的变速驱动装置通过双电机协同运行，增大了整车驱动系统高效区间，克服了换档动力中断的问题，提高了整车的动力性和经济性；此外，本发明所述的应用于双电机两档变速驱动装置的控制方法，通过预先计算车辆在各个工况下的电机的扭矩分配Map和档位Map，存储于车辆控制器中，这样在车辆运行中根据车速和轮边扭矩实时查询插值就能精准确定两个电机的档位和扭矩需求，减小控制器运算量，还能确保驱动系统一直工作在效率最高点，提高续驶里程。
以上结合附图对本发明进行了示例性描述。显然，本发明具体实现并不受上述方式的限制。只要是采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进；或未经改进，将本发明的上述构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.双电机两档变速驱动装置，包括输入轴、输出轴、中间轴、与输入轴连接的第一电机和第二电机，其特征在于，还包括用于将来自所述输入轴的动力传递至所述中间轴连接的第一传动机构和第二传动机构、设置于输入轴上且选择性地与第一传动机构结合或与第二传动机构结合的动力换档机构、与所述第二电机和中间轴连接的第三传动机构以及与中间轴和所述输出轴连接的第四传动机构。
2.根据权利要求1所述的双电机两档变速驱动装置，其特征在于，所述第一传动机构包括空套在所述输入轴上的一档驱动齿轮和设置于所述中间轴上且与一档驱动齿轮相啮合的中间轴一档齿轮。
3.根据权利要求2所述的双电机两档变速驱动装置，其特征在于，所述第二传动机构包括空套在所述输入轴上的二档驱动齿轮和设置于所述中间轴上且与二档驱动齿轮相啮合的中间轴二档齿轮，所述动力换档机构位于所述一档驱动齿轮和所述二档驱动齿轮之间。
4.根据权利要求1至3任一项所述的双电机两档变速驱动装置，其特征在于，所述第三传动机构包括与所述第二电机连接的第一齿轮和设置于所述中间轴上且与第一齿轮相啮合的第二齿轮，第一齿轮空套在所述输入轴上。
5.根据权利要求3所述的双电机两档变速驱动装置，其特征在于，所述第四传动机构包括设置于所述中间轴上的中间轴输出齿轮和设置于所述输出轴上且与中间轴输出齿轮相啮合的输出轴齿轮。
6.根据权利要求3所述的双电机两档变速驱动装置，其特征在于，所述动力换档机构为滑套式换档机构，动力换档机构具有三个工作状态，三个工作状态分别为中间状态、第一接合状态和第二接合状态；动力换档机构处于第一接合状态时，动力换档机构与所述一档驱动齿轮接合；动力换档机构处于第二接合状态时，动力换档机构与所述二档驱动齿轮接合。
7.权利要求1至6任一项所述的双电机两档变速驱动装置的扭矩分配方法，其特征在于，包括步骤：
S1、数据准备；
S2、设定车速、轮边需求扭矩和扭矩系数特征点，分别计算各档位下，各特征点工况的驱动系统效率；
S3、计算驱动系统最优效率Map以及对应效率最优时的档位Map和扭矩系数Map。
8.根据权利要求7所述的双电机两档变速驱动装置的扭矩分配方法，其特征在于，所述步骤S1中，需要收集第一电机和第二电机的效率Map和额定外特性曲线、车轮滚动半径r以及双电机两档变速驱动装置各档位的速比及机械效率试验数据，设定扭矩系数λ为第一电机负荷率系数。
9.根据权利要求7所述的双电机两档变速驱动装置的扭矩分配方法，其特征在于，所述步骤S2包括：
S201、设定车速特征点为间隔Δv的向量V=[V1,V2,V3……Vn]，单位为千米每小时；设定参考轮边扭矩为间隔Δt的向量T=[T1,T2,T3……Tm]，单位牛米；设定参考扭矩系数为分布在（0,1）之间间隔Δλ的向量λ=[λ1,λ2,λ3……λk]；其中n表示车速特征点的个数，m表示参考轮边扭矩的个数，k表示参考扭矩系数的个数；设定扭矩系数λ为第一电机负荷率系数，i1,i2,i3分别为第一电机一档、第一电机二档、第二电机的总速比，r代表车轮滚动半径，单位为米；
S202、计算处于EV11档位时各特征工况点的驱动系统综合效率η_ev11 (m,n,k)，此时第一电机为一档，且第一电机与第二电机为并联驱动，设定车辆车速为V1，设定轮边需求扭矩为T1，设定扭矩系数为λ1，综合效率即包含双电机的综合效率与该档位机械效率；
S203、计算处于EV21档位时各特征工况点的驱动系统综合效率η_ev21 (m,n,k)，此时第一电机为二档，且第一电机与第二电机为并联驱动，设定车辆车速为V1，设定轮边需求扭矩为T1，设定扭矩系数为λ1，综合效率即包含双电机的综合效率与该档位机械效率；
S204、计算处于EV01档位时各特征工况点的驱动系统综合效率η_ev01 (m,n)，此时第二电机单独驱动，综合效率即包含第二电机的效率与机械效率。
10.根据权利要求9所述的双电机两档变速驱动装置的扭矩分配方法，其特征在于，所述步骤S3包括：
S301、根据η_ev11 (m,n,k)、η_ev21 (m,n,k)两个档位各特征工况点的效率矩阵，求EV模式两个档位各自的最优效率及对应的扭矩系数，EV01档位单个电机工作无扭矩分配，不需要寻优；
对比η_ev11（1,1,1），η_ev11（1,1,2）……η_ev11（1,1,k），取最大效率值写入矩阵η_ev11opt(1,1)，同时对应的扭矩系数写入矩阵λ_ev11opt(1,1)；
对比η_ev21（1,1,1），η_ev21（1,1,2）……η_ev21（1,1,k），取最大效率值写入矩阵η_ev21opt(1,1)，同时对应的扭矩系数写入矩阵λ_ev21opt(1,1)；
S302、根据步骤S301对两个档位遍历在各个车速和轮边扭矩下的最优效率分别依次写入矩阵η_ ev11opt(m,n)和η_ ev21opt(m,n)，并同时得到最优效率时对应的扭矩系数λ_ev11opt(m,n)和λ_ ev21opt(m,n)；
S303、根据所述η_ ev11opt (m,n)、η_ ev21opt (m,n)和η_ev01 (m,n)三个档位的效率矩阵，求EV模式的最优效率及对应的扭矩系数；
对比η_ev11opt（1,1）、η_ev21opt（1,1）和η_ev01（1,1），取最大效率值写入矩阵η_opt（1,1）；
若η_ev11opt（1,1）最大，则对应地取λ_ev11opt (1,1)的值写入矩阵λ_opt(1,1)，作为最优效率对应的扭矩系数，另外设定矩阵Gear_opt（1,1）=1，设定1代表EV11档位，2代表EV21档位，3代表EV01档位；
若η_ev21opt（1,1）最大，则对应地取λ_ev21opt (1,1)的值写入矩阵λ_opt (1,1)，Gear_opt（1,1）=2；
若η_ev01（1,1）最大，对应地取0写入矩阵λ_opt (1,1)，Gear_opt（1,1）=3；
S304、根据步骤S303遍历在各个车速和轮边扭矩下的最优效率写入矩阵η_opt(m,n)，并同时得到最优效率时对应的扭矩系数λ_opt(m,n)和档位Gear_opt (m,n)，这样就得出了车辆在任意车速和轮边扭矩工况点两个电机的档位选择和扭矩分配。
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