随着电动汽车的快速发展,无离合器无同步器电驱动机械变速器成为行业研究的热点之一。与传统的自动机械式变速器相比,无离合器无同步器电驱动机械变速器除具有传动效率高、成本低、结构紧凑的优点外,还有望减小换挡冲击、缩短动力中断时间。目前相关的研究更多地集中在电驱动机械变速器换挡时接合套与接合齿圈的接合机理以及主动同步过程的控制,但是对于换挡执行机构本身的研究尤其是关于其工作可靠性的研究相对较少。事实上,换挡执行机构本身的性能对于提高电驱动机械变速器的换挡品质和可靠性至关重要,如果换挡执行机构的传感器发生故障,极有可能导致整个电驱动机械变速器系统无法正常换挡。针对上述问题,本文以无离合器无同步器电驱动机械变速器为研究对象,对换挡执行机构的传感器容错控制进行了研究。利用专业仿真软件对无同步器电驱动机械变速器的主要部件进行建模。基于LMS AMESim软件搭建了驱动电机、无同步器机械变速器的动力学仿真模型,基于Matlab/Simulink搭建了换挡电机的数学模型、控制器模型以及电驱动机械变速器的控制算法模型等,实现了LMS AMESim与Matlab/Simulink联合仿真,并通过仿真分析对文章提出的换挡执行机构的传感器容错控制算法进行了验证。设计了四挡电驱动机械变速器的换挡电机控制器,该控制器能够独立驱动两台无刷直流电机,硬件上支持有位置传感器控制和无位置传感器控制,保证在换挡执行机构传感器正常和故障的情况下都能够实现换挡动作。搭建了紧凑型无同步器电驱动机械变速器换挡试验平台,能够实现驾驶员和驾驶场景在环的电驱动机械变速器换挡试验。分析了传统的无刷直流电机无位置传感器控制方法无法直接应用在换挡执行机构的原因,提出了基于换挡阻力辨识的转子位置直接估计方法。结合该方法和传统的反电势法设计了换挡执行机构的传感器容错控制算法,该算法针对不同的传感器故障类型实现了相应的控制方法,提高了系统的可靠性。推导了基于模型预测控制的主动同步控制算法,并在联合仿真模型中对该算法和换挡执行机构容错控制算法进行验证和分析。仿真结果表明,基于模型预测控制的主动同步控制算法能够实现接合套与接合齿圈的转速转角快速同步,所提出的的传感器容错控制算法能够保证换挡执行机构在传感器故障时还能完成换挡任务,有效地提高了电驱动机械变速器的可靠性。