双模耦合驱动系统实现了集中式驱动模式与分布式驱动模式的一体化集成,能够同步进行模式切换和两挡自动变速,从而大幅提升电动汽车的驱动效率和动力学控制能力,具有较好的应用前景。由于该系统采用了机械式自动换挡形式,模式切换过程中存在明显的动力中断和冲击问题,执行机构的传感器故障还会使模式切换控制难度大幅增加。本文针对双模耦合驱动系统所涉及的上述问题进行理论和试验研究,力图实现驱动模式的平滑切换并提升传感器故障工况的系统工作可靠性。本文的主要研究内容如下:(1)通过对双模耦合驱动系统模式切换的工作机理分析,实现模式切换过程的动力学特性解析,完成模式切换过程阶段划分并建立各阶段的数学模型,揭示无离合器驱动系统换挡过程与传统AMT换挡过程的差异,确定了换挡速度与冲击度之间的关系表达式。(2)针对常规工况模式切换过程各阶段的特殊性,选择不同的控制变量,利用滑模控制算法设计位置控制器和速度控制器,根据同步阶段特性设计了力控制器,通过系统机械特性和各阶段力学特性确定各阶段控制方法的切换条件,完成分阶段多变量组合控制器设计和控制效果仿真验证。(3)针对可能发生的传感器故障工况,考虑传感器信息采集对模式切换控制效果的重要影响,设计了基于Kalman滤波和模糊逻辑的自适应故障冗余滤波器,实现对位置传感器的故障识别以及接合套位移的精确观测,在此基础上模拟传感器常见故障进行观测效果仿真验证和实车试验,实现了传感器故障后的模式切换控制。(4)开发双模耦合驱动系统功能样机以及搭载样车试验平台,基于快速原型系统完成控制平台的搭建,分别对分阶段多变量结合控制方法进行实车验证和自适应故障冗余滤波器对传感器故障识别效果验证,结果显示所提的自适应模式切换控制方法可以保证双模耦合驱动系统的平滑控制以及传感器故障后的模式切换能力。本文所开展的研究对于解决双模耦合驱动系统模式切换的关键技术问题具有重要理论和实际意义,所提出的分阶段多变量结合控制方法以及所设计自适应故障冗余滤波器同样适用于其他类型AMT,具有广阔的应用前景。