随着纯电动汽车多挡化的发展趋势,其换挡过程控制已经成为汽车电控系统研究方向之一。由于电机低速恒转矩高速恒功率的特性使其符合汽车理想运行特性,且相比于传统发动机,电机响应快,转矩转速易调节,采用电机配合离合器的换挡过程协调控制方案具有可行性和合理性。换挡过程协调优化控制为实现更经济平顺的换挡过程提供了可能,但与传统汽车中只对离合器进行主动控制的方案相比,其控制自由度增多,控制难度增大。与此同时,从工程应用角度出发,优化控制的计算量大也让其实际应用变得困难。围绕这样的控制挑战,本文以一种新型的两挡AMT纯电动汽车换挡过程控制问题为例,根据其系统结构特点以及换挡过程控制需求,提出一种基于模型预测控制框架,采用结合极小值原理和二分法求解优化问题的换挡过程惯性相控制方案,并通过离线仿真实验和实时台架实验验证了控制方案的有效性和控制器实时性。本文首先对两挡AMT纯电动汽车结构及换挡过程工作机理进行研究和分析,并据此在高级建模与仿真平台AMESim中搭建用于换挡过程控制器验证的两挡AMT纯电动汽车整车仿真模型。特别地由于离合器力矩变化对汽车换挡过程影响较大,因此搭建了可反映离合器温度和摩擦特性的仿真模型。之后对该整车仿真模型进行了合理性和功能性验证,表明该模型适用于本文的研究问题。接着,针对实际换挡过程控制中存在信号干扰,以及控制器设计时难以避免的建模误差的问题,给出基于模型预测框架的惯性相优化控制方案。建立了面向控制器设计的,考虑离合器温度和摩擦的传动系惯性相数学模型,并整理控制问题,将其描述为终端时间固定,多控制量有约束的多目标优化控制问题。因此采用了时域递减的模型预测控制方案,且针对优化问题在线求解计算量大难以满足换挡控制器快速性要求的问题,结合极小值原理和二分法迭代求解显式最优解,并给出求解过程具体描述。然后,基于上述控制方案和求解方法,在Matlab中搭建出换挡惯性相控制器模型。通过AMESim与Matlab离线联合仿真实验,对本控制器在不同加速命令下的动力性升档及降挡的有效性,以及对车重和道路坡度变化的鲁棒性进行了验证。同时给出考虑离合器温度和不考虑离合器温度的控制仿真结果,说明本文提出的考虑温度的控制方案的合理性。最后,基于d SPACE和x PC-Target实时实验平台对控制器的实时性和有效性进行了验证。本文为纯电动汽车的换挡过程优化控制器设计提供一种设计思路,但仍有工作需要进一步完成。仿真模型参数与实际系统的匹配,以及优化算法的进一步简化是接下来的工作。之后,进一步进行控制器的实车/实物台架实现,围绕其工程实现问题做更深入的研究。