CN106641233A - 具有磁力调矩器的双离合变速器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有磁力调矩器的双离合变速器，磁力调矩器主要第一平滑电机、第二平滑电机和蓄能电容器，第一平滑电机与双离合变速器的驱动盘连接，第二平滑电机与双离合变速器的输出轴连接，通过这两个平滑电机提供的驱动力和再生制动力，动态地同步驱动盘与离合器的转速，使转速差稳定在一个极小误差范围，达到平顺换挡的有益效果，且无需昂贵的动力电池组和大功率、大体积的电机，克服双离合变速器固有的换挡顿挫缺陷，特别适用于对装备有双离合变速器的燃油车的改进。

Description

具有磁力调矩器的双离合变速器

【技术领域】

本发明涉及一种车辆用的双离合变速器，具体涉及一种适用于对内燃机汽车进行改进的具有磁力调矩器的双离合变速器。

【背景技术】

自动变速器包括AT(辛普森变速器)、CVT(无级变速器)、DCT(双离合变速器)，AT和CVT装备有液力变矩器，DCT基本取消了液力变矩器，使得传动更加直接，燃油经济性更加出色。DCT分为干式和湿式两种，具体的名称在不同的汽车厂家有着不同的称呼，包括DSG、PDK、PowerShift等。DCT的传动效率高，体积小，但是其换挡平顺性和耐用程度一直让消费者诟病，特别在低速3档以下减速和加速时容易出现换挡顿挫感。当车辆处于拥堵的路况时驾驶员需要操作车辆处于低速蠕动的状态，此时由于离合器长时间处于半联动状态，离合器容易出现过热，变速器失灵，DCT的液电控制模块中的液压油的硼酸盐在高温下容易出现结晶，进而阻碍换挡动作，损坏液电控制模块中的阀体。换挡不畅顺会发生概率性地伴随着“咔咔咔”的异响或抖动，异响的原因是在半联动的过程中离合器的油压不足导致离合器未与驱动盘完成接合，离合器出现打滑，尤其是驾驶员小幅度踩下油门踏板，离合器处于半联动状态，大部分动力没有被传递到车轮上，此时突然增大油门踏板的行车(特别是上坡)反而让发动机转速急速上升，抖动的原因则是在半联动的过程中离合器的油压过高，离合器接合过程过快，发动机面临被闷熄火并伴随抖动的现象，这些现象均影响整车NVH性能和高级感。而车辆处于高速时(3档以上)的换挡则非常平顺。可见DCT的缺点主要表现在几种特定的工况中，第一种是在低速蠕动控制的过程中，第二种是在3档以下的降档过程中，第三种是3档以下的、小幅度油门行程的升档过程中。

有经验的驾驶员会通过相应的驾驶技巧来避免遇到DCT的问题。当驾驶员预期减速至零时，在3档以下的制动减速过程中，切换到空档滑行状态，发动机的牵引力不参与制动，完全依靠驾驶员操作的制动踏板来控制车速，如此避免了降档的顿挫，缺点是遇到突发意外无法为车辆提供再加速的可能性；当车辆处于低速蠕动的过程中，车辆需要短暂停止，尽管驾驶员浅踩下制动踏板已足以让车辆停止，但是为了更可靠地防止离合器进入半联动，驾驶员往往深踩下制动踏板。通过改变驾驶技巧只能缓解问题，不能根本上解决问题。

汽车厂商均尝试了采用不同技术方案去改善顿挫问题和耐久度问题。

公开号为CN103375579A的专利文献提出了一种改进方案，增加对干式离合器的温度检测程序，当离合器发生过热时执行补救措施。然而这种补救措施是有限的，当离合器的热负荷超出调整能力时仪表板显示SVS信号，提醒驾驶员变速器将自动停止运作。

本田技研在思铂睿的7速DCT上增加液力变矩器，以缓冲换挡冲击，类似这样的方案可参考另外一篇公开号为US2006225527A1的美国专利申请。

公开号为CN1796831A的专利文献提出了一种改进方案，发动机与马达并联后接入变速器的输入轴，马达通过提升或降低发动机的转速，使发动机的转速与变速器的输入轴的转速同步，实现快速、平顺的换挡，该改进方案对于DCT而言同样具有借鉴意义，但是它存在以下缺点，一是在离合器接合之前驱动轮的转速随着路面负荷的变化而变化，马达所调控的发动机转速变化不容易时刻跟随驱动轮的转速变化，两者的转速差不容易调整为一致，难免依靠离合器的摩擦力来进行同步，顿挫感也是难免的。由大众汽车公司产生的一款插电式混合动力汽车A3e-tron采用了类似的结构，即发动机与马达并联后接入DCT的输入轴，从实际效果来看，换挡的顿挫感依然明显。由比亚迪汽车产生的一款插电式混合动力汽车秦采用驱动电机连接DCT输出轴的结构，在动力电池的电量不足时换挡的顿挫感也是明显的。可见CN1796831A文献中依赖单电机同步转速的技术方案并不能很好地解决DCT的换挡顿挫的问题。

公开号为CN105422682A的专利文献提出了一种基于磁流变的双离合器方案，输入机构110可选择性地与内离合器输出结构120与外离合器输出结构130接合以交替输出动力，内离合器输出结构120和外离合器输出结构130均是电控磁场的磁流变离合器，内离合器输出结构120内置有内离合励磁线圈127，通过控制电流变化即可控制传递转矩的变化，实现断开和接合。然而内离合器输出结构120作为一个转动部件，难以为其设计相应的供电机构，电线难以直接连接到内离合励磁线圈127上，虽然使用电刷是可行的，但是使用电刷有着众所周知的缺点。

公开号为CN104192147A的专利文献提出了一种依赖双电机同步转速的双离合器方案，在发动机与双离合变速器之间增设一个ISG电机120，在双离合变速器的输出端增设一个驱动电机140，在起步时由驱动电机140驱动车轮起步，即将进行换挡时，离合器分离，ISG电机120调节发动机转速，同时驱动电机140提高扭矩以维持车辆所需动力，直到离合器接合。该方案与本发明的方案最接近，但是其缺点是需要使用动力电池维持两个电机的能量供给，使用动力电池意味着该车辆属于混合动力类型的车辆，增加了整车重量，恶化了操纵特性，并且由于动力电池的充电效率低，如果不通过充电桩获取电能，则难以依靠行车过程中的回收动能来获取适合的电量平衡，对混合动力车辆的改进是可行的，但是对内燃机汽车的双离合变速器改进难以达到实际效用。

【发明内容】

为了克服内燃机车的双离合变速器的换挡顿挫和耐久度差的缺陷，本发明设计出一种具有磁力调矩器的双离合变速器(DCT)，该磁力调矩器具有第一平滑电机和第二平滑电机，两个平滑电机均为电动/发电机，两个平滑电机的转动部件分别与变速器的驱动盘和输出轴连接，输出轴先后通过主减速器、差速器、半轴与驱动轮连接，驱动盘选择性地与第一离合器或第二离合器接合或分离，两个平滑电机分别通过各自的能量转换器连接一起，这两个能量转换器之间还连接有一个蓄能电容器。

磁力调矩器执行以下“柔性传动”的控制策略：在减速降档的过程中，驱动盘与当前接合的离合器分离，第二平滑电机将变速器的输出轴的动能回收，以电能的形式传输给第一平滑电机和/或蓄能电容器，第一平滑电机利用这部分能量调节发动机曲轴的转速，使该转速与下一个档位对应的离合器的转速在一个极少的误差范围内，在调节转速期间啮合套进行下一档位的切换，当啮合套完成换挡动作后，驱动盘与下一个档位对应的离合器快速地接合，该接合过程几乎不需要进行半联动的控制过程；在加速升档的过程中，驱动盘与当前接合的离合器处于分离状态，第一平滑电机将发动机曲轴的动能回收，以电能的形式直接传输给第二平滑电机和/或蓄能电容器，第二平滑电机利用这部能量驱动车轮并调节车轮的转速和下一个档位对应的离合器的转速，使该下一个档位对应的离合器的转速在与驱动盘接合之前被调节为与发动机曲轴的转速在一个极少的误差范围内，在调节转速期间啮合套进行下一档位的切换，当啮合套完成换挡动作后，驱动盘与下一个档位对应的离合器快速地接合，该接合过程也是几乎不需要进行半联动的控制过程。“柔性传动”的控制策略主要用于双离合变速器的低档位切换的工况，例如1档至3档之间的切换，或者从高档位(4档、5档、6档……)直接跳档至低档位，由于双离合变速器在高档位的换挡非常平顺，因此无需为高档位的切换执行柔性传动控制，这样可以减少平滑电机的最大功率，相应的体积也保持在较小的水平，降低制造成本。也就是说，磁力调矩器的双离合变速器在低档位时采用“柔性传动”的控制策略，在高档位时维持传统的离合器半联动的控制策略。

为此实现该发明构思，本发明具体提出以下技术方案：

技术方案一，双离合变速器包括磁力调矩器、离合器总成、齿轮箱、换挡操纵机构和换挡控制模块，其中磁力调矩器包括第一平滑电机、第二平滑电机、第一能量变换器、第二能量变换器和蓄能电容器，离合器总成包括第一离合器、第二离合器和驱动盘，齿轮箱包括六个或以上的前进档位的齿轮组、一个后退档位的齿轮副、第一输入轴、第二输入轴、第一中间轴、第二中间轴和输出轴；其中，换挡控制模块至少包括TCU；第一平滑电机和第二平滑电机均为驱动/发电一体型电机，第一平滑电机与第一能量变换器电性连接，第二平滑电机与第二能量变换器电性连接，第一能量变换器可选择性地与第二能量变换器和/或蓄能电容器电性连接，第二能量变换器可选择性地与第一能量变换器和/或蓄能电容器(8)电性连接，使得第一能量变换器可选择性地向第二能量变换器和/或蓄能电容器供电或充电，第二能量变换器可选择性地向第一能量变换器和/或蓄能电容器供电或充电，蓄能电容器可选择性地向第一能量变换器或第二能量变换器供电或回收电能，第一平滑电机与驱动盘机械连接，使得第一平滑电机可驱动驱动盘旋转，反之驱动盘也可带动第一平滑电机的转子旋转，第二平滑电机与所述输出轴机械连接，使得第二平滑电机可驱动输出轴旋转，反之输出轴也可带动第二平滑电机的转子旋转，第一平滑电机的定子与第二平滑电机的定子均与变速器的壳体固定连接，第一能量变换器和第二能量变换器受TCU的驱动信号控制，驱动盘与发动机(1)的曲轴连接；第一离合器与第一输入轴连接，第二离合器与第二输入轴连接，驱动盘可选择性地与第一离合器和/或第二离合器接合，第一输入轴连接通过不同的齿轮副与第一中间轴连接，第二输入轴通过不同的齿轮副与第二中间轴连接，第一中间轴和第二中间轴均通过齿轮副与输出轴保持连接，输出轴与差速器或驱动轮连接。

技术方案二，在技术方案一的基础上作改进，第一平滑电机与驱动盘以同轴的方式布置，第二平滑电机与输出轴以同轴的方式布置；或者，第一平滑电机与驱动盘以平行轴的方式布置，第二平滑电机与输出轴以平行轴的方式布置。

技术方案三，在技术方案一的基础上作改进，第一平滑电机为开关磁阻电机、无刷直流电机或永磁同步电机，和/或第二平滑电机为开关磁阻电机、无刷直流电机或永磁同步电机。

技术方案四，在技术方案一的基础上作改进，蓄能电容器为超级电容器。

技术方案五，该双离合变速器的控制方法为：

在目标档位为三档以上的升档和降档过程中进行离合器的半联动控制；

在目标档位为三档或三档以下的升档或降档过程中进行柔性换挡控制，该控制过程为：

步骤A、1档的离合器接合过程，驱动盘与1档的离合器分离，发动机的ECU控制发动机转速攀升至第三发动机转速阈值，并带动第一平滑电机向第二平滑电机和/或蓄能电容器供电，第二平滑电机驱动驱动轮提速，使1档对应的第一离合器的转速升高至第二发动机转速阈值，确保第一离合器的转速高于怠速转速，TCU指令1档的啮合套和2档的啮合套啮合或保持啮合，第一平滑电机控制发动机的转速稳定在第二发动机转速阈值，使得驱动盘的转速与1档对应的第一离合器的转速稳定在一个误差范围内，此时TCU指令第一离合器与驱动盘接合，接合后发动机可继续驱动驱动轮加速，直至车速进入2档的范围时进入步骤B；

步骤B、从1档换入2档，驱动盘与1档对应的第一离合器分离，发动机的ECU控制发动机转速攀升至第三发动机转速阈值，并带动第一平滑电机向第二平滑电机和/或蓄能电容器供电，第一平滑电机把电能传输给第二平滑电机和/或蓄能电容器，第二平滑电机驱动驱动轮提速，使2档对应的第二离合器的转速升高至第二发动机转速阈值，确保第一离合器的转速高于怠速转速，TCU同时指令1档啮合套分离和3档的啮合套啮合，2档的啮合套啮合或保持啮合，第二平滑电机3控制第二离合器的转速稳定在第四发动机转速阈值，同时第一平滑电机2调节发动机转速稳定在第四发动机转速阈值，使驱动盘的转速与第二离合器的转速之间的误差在一定范围内，TCU指令驱动盘与第二离合器接合，接合后发动机可继续驱动驱动轮加速，直至车速进入3档的范围时进入步骤C；

步骤C、从2档换入3档，驱动盘与2档对应的第二离合器分离，发动机的ECU控制发动机转速攀升至第三发动机转速阈值，并带动第一平滑电机向第二平滑电机和/或蓄能电容器供电，第一平滑电机把电能传输给第二平滑电机和/或蓄能电容器，第二平滑电机驱动驱动轮提速，TCU同时指令2档啮合套分离和4档的啮合套啮合，3档的啮合套啮合或保持啮合，第二平滑电机3控制第一离合器的转速稳定在第四发动机转速阈值，同时第一平滑电机调节发动机转速稳定在第四发动机转速阈值，使驱动盘的转速与第一离合器的转速之间的误差在一定范围内，TCU指令驱动盘与第一离合器接合，接合后发动机可继续驱动驱动轮加速；

步骤D、从3档换入2档，车辆被减速，TCU指令第一离合器和第二离合器均与驱动盘分离，第二平滑电机从驱动轮中回收动能，第二平滑电机向蓄能电容器充电，直至车速下降到2档的速度范围时，TCU同时指令2档的啮合套啮合和4档的啮合套分离，1档啮合套啮合，发动机的ECU控制发动机转速稳定在第五发动机转速阈值，发动机带动第一平滑电机发电，向第二平滑电机和/或蓄能电容器供电，第一平滑电机维持驱动轮的动力连续，当驾驶员踩下油门踏板加速时进入上述步骤C；

步骤E、从2档换入1档，车辆被减速，TCU指令第一离合器和第二离合器均与驱动盘分离，第二平滑电机从驱动轮中回收动能，第二平滑电机向蓄能电容器充电，直至车速下降到1档的速度范围时，TCU同时指令1档和2档的啮合套保持啮合，发动机的ECU控制发动机转速稳定在第五发动机转速阈值，发动机带动第一平滑电机发电，向第二平滑电机和/或蓄能电容器供电，第一平滑电机维持驱动轮的动力连续，当驾驶员踩下油门踏板加速时进入上述步骤B；

步骤F、1档的离合器接合过程，车辆被减速至1档的速度范围内，第二平滑电机从驱动轮中回收动能，直至第一离合器的转速低于怠速转速时，TCU指令第一离合器与驱动盘分离，发动机的ECU控制发动机转速稳定在第五发动机转速阈值，发动机带动第一平滑电机发电，向第二平滑电机和/或蓄能电容器供电，第一平滑电机维持驱动轮的动力连续，第一平滑电机的驱动功率随油门踏板的行程变化而变化，以给驾驶员提供低速蠕动控制，当驾驶员踩下油门踏板加速时进入上述步骤A；

其中，第一发动机转速阈值、第二发动机转速阈值、第四发动机转速阈值和第三发动机转速阈值依次递增，第五发动机转速阈值大于或等于第一发动机转速阈值且小于第三发动机转速阈值，第一发动机转速阈值为怠速转速，第三发动机转速阈值为换挡转速，第五发动机转速阈值为怠速发电转速。

技术方案六，在技术方案五的基础上作改进，第五发动机转速阈值根据蓄能电容器8的剩余电量的大小而变化。

技术方案七，在技术方案六的基础上作改进，当蓄能电容器具有充足的剩余电量时，第五发动机转速阈值被调节到怠速转速上，第一平滑电机停止向第二平滑电机和/或蓄能电容器供电。

技术方案八，在技术方案五至七之一的基础上作改进，当蓄能电容器不具有充足的剩余电量时，TCU在目标档位为三档和三档以下的升档或降档过程中，不执行柔性换挡过程，改为执行半联动控制。

这种技术方案获得有益的技术效果是，在平滑电机的帮助下，离合器在低档位切换过程中极大地减少离合器摩擦片的滑动摩擦和半联动时间，允许离合器以极速压合到驱动盘上，即使离合油压偏大或偏小都不容易带来顿挫，实现DCT的全部档位都具有优异的换挡平顺性，也避免了应用液力变矩器带来的漏油、制造成本高的问题。该方案是针对双离合变速器的典型问题而作出特别的优化改进，平滑电机的最大功率只需满足针对三档以下的运行状态，且平滑电机的能量全部来源于发动机曲轴的能量输出，避免了混合动力车辆所需的高功率、大尺寸的驱动电机和重量大、造价贵的动力电池。蓄能电容器、双平滑电机及其能量变换器一体地集成到双离合变速器的壳体上，形成一种具有磁力调矩器的双离合变速器，适合匹配现有的各类自然吸气发动机或涡轮增压发动机，并基本保持内燃机汽车原有的操纵特性。

【附图说明】

图1为专利文献US2006225527A1的动力总成结构图；

图2为专利文献CN1796831A的动力总成结构图；

图3为专利文献CN105422682A的离合器结构图；

图4为专利文献CN104192147A的动力总成结构图。

图5为第一实施例的动力总成结构图；

图6为第一实施例的换挡控制的流程图；

图7为第七实施例的结构图；

图8为第八实施例的结构图。

【具体实施方式】

<最佳实施例>(第一实施例)

如图1所述，具有磁力调矩器的双离合变速器主要包括TCU(TransmissionControl Unit，变速器控制单元)、第一平滑电机2、第二平滑电机3、齿轮箱4、第一能量变换器6、第二能量变换器7、蓄能电容器8、第一离合器K1、第二离合器K2和驱动盘。其中，齿轮箱4包括6个前进档，驱动盘C与发动机曲轴连接，第一平滑电机2的转子与驱动盘C连接，第二平滑电机3的转子与齿轮箱4的输出轴连接，第一平滑电机2的定子和第二平滑电机3的定子均与变速器的壳体固定连接，第一平滑电机2和第二平滑电机3均具有转速传感器，且均为开关磁阻电机型(SRM)的电动/发电机，驱动盘C可选择性地与第一离合器K1或第二离合器K2接合或分离，第一离合器K1对应奇数档位(1档、3档位、5档)，第二离合器K2对应偶数档位(2档、4档位、6档)，第一能量变换器6与第一平滑电机2电性连接，以调整第一平滑电机2的输入电流或输出电流，第二能量变换器7与第二平滑电机3电性连接，以调整第二平滑电机3的输入电流或输出电流，第一能量变换器6与第二能量变换器7之间电连接有蓄能电容器8，蓄能电容器8为超级电容器，第一平滑电机2可将发动机曲轴的动能回收并转换为传输给第二平滑电机3和/或蓄能电容器8的电能，第二平滑电机3可将驱动轮的动能回收并转换为传输给第一平滑电机2和/或蓄能电容器8的电能。第一平滑电机2、第二平滑电机3、第一能量变换器6、第二能量变换器7和蓄能电容器8属于磁力调矩器的一部分。

车辆点火起动后，TCU自检磁力调矩器中的各个部件是否存在故障，当判断这些部件存在故障的情况下不执行柔性传动的控制策略，改为执行半联动的控制策略，当判断不存在故障的情况下执行柔性换挡的控制策略，确保变速器具有较高的健壮性，即使磁力调矩器的各部件之一出现故障也能够让车辆保持正常的行驶能力。

发动机为直喷涡轮发动机，双离合变速器具有P、R、N、D档位。2000rpm为D档下标准换挡转速，当车辆处于爬坡时可以适当将换挡转速推迟到2500rpm。车辆点火启动，发动机维持在800rpm怠速转速，驾驶员从P档或N档挂入D档，车辆从1档起步，此时蓄能电容器8的SOC为0％，无法为柔性换挡控制提供足够的能量，事实上此时也没必要执行柔性换挡控制，因为DCT在初始起步的升档过程中几乎不会发生换挡顿挫。

以下陈述整个升档和降档的过程。

一、升档过程

驾驶员踩下油门踏板，DCT从1档升至6档，车速从零升到100km/h，首次升档过程不执行柔性换挡控制，随后驾驶员进行急速制动，大幅踩下制动踏板，制动盘提供机械制动力，第二平滑电机3提供再生制动力，两者之和为整车制动力，再生制动力相对机械制动力占有更大比例(如比例为8:2)，第二平滑电机3从驱动轮回收大部分动能，并把这部分动能转换为电能，以电能的形式传输给蓄能电容器8，蓄能电容器8暂时存储着这部分能量，蓄能电容器8的SOC获得较快的上升，在制动力的作用下驱动轮的转速快速地下降，啮合套仍然挂在6档上，6档对应的第二离合器K2的转速也随之下降，当第二离合器K2的转速低于发动机的第一发动机转速阈值时，第一发动机转速阈值为比怠速转速800rpm稍高的1000rpm，为了避免发动机被闷熄火，驱动盘C与第二离合器K2分离，发动机保持在大约1000rpm，驱动轮的转速继续下降，第二离合器K2的转速亦随之下降到低于800rpm。

A、1当的离合器接合过程

当车速降至0km/h时驾驶员松开制动踏板，变速器进入蠕变控制(Creep Control，又称为蠕动控制、爬行控制)，发动机带动第一平滑电机2发电，第一平滑电机2把电能传输给第二平滑电机3和/或蓄能电容器8，第二平滑电机3向驱动轮输出正扭矩，车辆缓慢地低速前进，车辆处于线性的蠕变控制之下，同时TCU指令1档的啮合套和2档的啮合套啮合，离合器依然处于分离状态，驾驶员此时获得线性的油门响应，能够轻松地低速跟车。需要注明的是，第一平滑电机2优先把电能传输给第二平滑电机3，富余的电能再传递给蓄能电容器8暂存起来。

驾驶员再加深油门踏板，准备从蠕动到加速操作，发动机增加喷油量，使发动机转速攀升至第三发动机转速阈值，第三发动机转速阈值为2000rpm的换挡转速，同时第二平滑电机3驱动车轮提速，使相应的第一离合器K1的转速升高至第二发动机转速阈值，如高于怠速转速的1000rpm，接着，第一平滑电机2输出向发动机负扭矩，使发动机转速回落并稳定在第二发动机转速阈值(1000rpm)，过程中第一平滑电机2继续向第二平滑电机3和/或蓄能电容器8供电。需要指出的是，发动机转速不必升至第三发动机转速阈值，也可以根据蓄能器的剩余电荷量(SOC)和两个平滑电机的能量支出适当增减该转速阈值。正在下降的发动机转速与正在上升的第一离合器K1的转速在第二发动机转速阈值(1000rpm)附近交汇，此时的一段极短的时间段内发动机转速与第一离合器K1的转速保持在一个极小的误差范围内，TCU跳开离合器的半联动控制程序，指令第一离合器K1的油压迅速下降，在弹簧作用下第一离合器K1与驱动盘C快速接合。接合后柔性换挡控制处于不动作的状态，也就是说，第一平滑电机2和第二平滑电机3进入既不发电也不驱动的状态，保持在低磁阻状态下运行。由于电机的响应速度远高于发动机的响应速度，因此确保了在极短时间内完成发动机转速的调整动作。

B、从1档换入2档

此时加速踏板仍然处于被踩下的状态，离合器完成接合后发动机增加喷油量，使发动机转速攀升至第三发动机转速阈值(即2000rpm换挡转速)，过程中发动机带动驱动轮加速。下一步即将准备从1档切换到2档，柔性换挡控制处于不动作的状态。

由于2档的传动比低于1档的传动比，2档的离合器转速高于1档的离合器转速，从1档换入2档的过程中欲使2档对应的第二离合器K2的转速与发动机转速同步，需要第二平滑电机3调节驱动轮的转速下降。

在发动机转速到达换挡转速(2000rpm)后，控制第一离合器K1分离，TCU指令进入柔性换挡控制，发动机带动第一平滑电机2发电，第一平滑电机2把电能传输给第二平滑电机3和/或蓄能电容器8，第二平滑电机3向驱动轮输出正扭矩以保持动力连续、平滑地输出，发动机带动第一平滑电机2优先给第二平滑电机3发电，至于第一平滑电机2是否给蓄能电容器8发电取决于蓄能电容器8的剩余电荷量或电量平衡状态。TCU同时指令1档的啮合套分离和3档的啮合套啮合，2档的啮合套本来已处于啮合状态，使得第二平滑电机3与第二离合器K2连接。接着第二平滑电机3调节第二离合器K2的转速至第四发动机转速阈值，第四发动机转速阈值为1800rpm，第二平滑电机3提供的扭矩可能为正扭矩也可能是负扭矩，同时第一平滑电机2调节发动机转速下降至第四发动机转速阈值(1800rpm)并保持短暂稳定。正在下降的发动机转速与第二离合器K2的转速在第四发动机转速阈值(1800rpm)附近交汇，此时的一段极短的时间段内发动机转速与第二离合器K2的转速保持在一个极小的误差范围内，TCU跳开离合器的半联动控制程序，指令第二离合器K2的油压迅速下降，在弹簧作用下第二离合器K2与驱动盘快速接合。接合后柔性换挡控制处于不动作的状态。在上述调节发动机转速回落的过程中，第一平滑电机2提供负扭矩并回收动能，第二平滑电机3取自第一平滑电机2和/或蓄能电容器8的电能。

可见，在上升一个档位的过程，发动机的攀升次数比传统的多一次。传统的双离合变速器在离合器接合后，发动机转速一直攀升到换挡转速为止；具有磁力调矩器的双离合变速器，在离合器接合前需要发动机攀升一次，所回收的动能作为离合器接合期间保持驱动力不中断的能量，发动机回落是为了在低转速区间与离合器接合，避免第二平滑电机3处于较高的转速，离合器接合后发动机与变速器处于硬连接，发动机可直接驱动车轮加速。

C、从2档换入3档

此时加速踏板仍然处于被踩下的状态，离合器完成接合后发动机增加喷油量，使发动机转速攀升至第三发动机转速阈值(2000rpm)，过程中发动机带动驱动轮加速，TCU不执行柔性换挡控制。下一步即将准备从2档切换到3档。

在发动机转速到达换挡转速(2000rpm)后，控制第二离合器K2分离，TCU指令进入柔性换挡控制，发动机带动第一平滑电机2发电，第一平滑电机2把电能传输给第二平滑电机3和/或蓄能电容器8，第二平滑电机3向驱动轮输出正扭矩以保持动力连续、平滑地输出，TCU同时指令2档啮合套分离和4档的啮合套啮合，3档的啮合套本来已处于啮合状态，使得第二平滑电机3与第一离合器K1间接连接。接着第二平滑电机3调节第一离合器K1的转速下降至第四发动机转速阈值如1800rpm，同时第一平滑电机2调节发动机转速至第四发动机转速阈值并保持短暂稳定。正在下降的发动机转速与第一离合器K1的转速在第四发动机转速阈值(1800rpm)附近交汇，此时的一段极短的时间段内发动机转速与第一离合器K1的转速保持在一个极小的误差范围内，TCU跳开离合器的半联动控制程序，指令第一离合器K1的油压迅速下降，在弹簧作用下第一离合器K1与驱动盘快速接合。接合后柔性换挡控制处于不动作的状态。在上述调节发动机转速回落的过程中，第一平滑电机2提供负扭矩并回收动能，第二平滑电机3取自第一平滑电机2和/或蓄能电容器8的电能。

此时加速踏板仍然处于被踩下的状态，发动机增加喷油量，使发动机转速攀升至第三发动机转速阈值(2000rpm)，过程中发动机带动驱动轮加速，TCU不执行柔性换挡控制。下一步即将准备从3档切换到4档，此时从低档位范围进入到高档位范围，发动机转速攀升的过程中不再执行柔性换挡控制，第一平滑电机2和第二平滑电机3既不发电也不驱动，保持在低磁阻状态下运行。

在发动机转速到达换挡转速(2000rpm)后，控制第一离合器K1分离，TCU同时指令3档的啮合套分离和5档的啮合套啮合，4档的啮合套本来已处于啮合状态，TCU指令进入离合器的半联动控制，通过控制滑动摩擦点使驱动盘逐渐与第二离合器K2接合，同步发动机转速与第二离合器K2的转速，这一过程与传统的双离合变速器的控制过程没有区别，TCU不执行柔性换挡控制，第一平滑电机2和第二平滑电机3保持既不发电也不驱动，在低磁阻状态下运行。其后的4档换至5档、5档换至6档的过程是与3档换至4档的过程是类似的，换挡过程不再进行详述。

二、降档过程

驾驶员缓慢制动，车辆从6档降低至1档。6档降至5档、5档降至4档以及4档降至3档TCU均执行半联动控制，3档降至2档以及2档降至1档TCU均执行柔性换挡控制。

D、从3档换入2档

当3档降至2档时制动踏板保持被踩下，车速降至2档的速度范围。TCU指令第一离合器K1和第二离合器K2均与驱动盘分离，第二平滑电机3从驱动轮中回收动能，第一平滑电机2保持低磁阻运行，3档的啮合套本来已处于啮合状态，TCU同时指令2档的啮合套啮合和4档的啮合套分离，1档啮合套啮合。

假如驾驶员松开制动踏板后，发动机转速保持在第五发动机转速阈值，第五发动机转速阈值为1500rpm的怠速发电转速，发动机带动第一平滑电机2发电，给第二平滑电机3和/或蓄能电容器8供电，第二平滑电机3驱动车轮蠕动。待驾驶员踩下油门踏板后，发动机攀升至第三发动机转速阈值为2000rpm，第二平滑电机3增加对驱动轮动力输出，发动机回落至第四发动机转速阈值(1800rpm)，第二平滑电机3驱动2档对应的第二离合器K2与发动机转速同步，第二离合器K2与驱动盘接合，接合后发动机驱动车轮加速，重复上述步骤C的升档过程。

E、从2档换入1档

假如驾驶员继续踩下踏板，车速降至1档的速度范围。TCU指令第一离合器K1和第二离合器K2继续保持与驱动盘分离，第二平滑电机3从驱动轮中回收动能，第一平滑电机2保持低磁阻运行，3档的啮合套本来已处于啮合状态，TCU指令3档的啮合套分离，1档的啮合套啮合。传统DCT的相邻档位切换快，相间档位切换慢，本发明中的DCT由于第二平滑电机连续、平滑地输出动力，因此即使相间档位切换慢也影响不大。待驾驶员松开制动踏板后，发动机转速保持在第五发动机转速阈值，第五发动机转速阈值为1500rpm的怠速发电转速，发动机带动第一平滑电机2发电，给第二平滑电机3和/或蓄能电容器8供电，第二平滑电机3驱动车轮蠕动。待驾驶员踩下油门踏板后，发动机攀升至第三发动机转速阈值为2000rpm，第二平滑电机3增加对驱动轮动力输出，发动机回落至第四发动机转速阈值(1800rpm)，第二平滑电机3驱动1档对应的第一离合器K1与发动机转速同步，第一离合器K1与驱动盘接合，接合后发动机驱动车轮加速，重复上述步骤B的升档过程。

步骤F、1档的离合器接合过程

车辆被减速至1档的速度范围内，第二平滑电机3从驱动轮中回收动能，直至第一离合器K1的转速低于怠速转速时，TCU指令第一离合器K1与驱动盘分离，发动机的ECU控制发动机转速稳定在第五发动机转速阈值，确保发动机转速不低于怠速转速，发动机带动第一平滑电机发电，向第二平滑电机3和/或蓄能电容器8供电，第一平滑电机维持驱动轮的动力连续，第一平滑电机的驱动功率随油门踏板的行程变化而变化，以给驾驶员提供低速蠕动控制，当驾驶员踩下油门踏板加速时进入上述步骤A。

假如在降档过程中TCU执行跳档操作，例如从6档、5档或4档跳到2档，与上述从3档降至2档的过程是类似的。传统的DCT将会迅速跳至2档并积极控制离合器进入半联动状态，以提供蠕变控制的动力，但是由于发动机的转速变化难以实时跟随驱动轮的变化，发动机的转速与第二离合器K2的转速存在较大的、具有时变性的转速差，在通过控制摩擦力来消除该转速差的过程中，有可能发生动力顿挫、异响。而本发明的DCT引入了主动控制发动机曲轴转速和主动控制两个离合器转速的两个平滑电机，确保即便在低速蠕动状态下依然能够保持动力连续、平滑地输出，电机具有极快的响应速度，确保发动机转速和离合器的转速在非常短的时间内被调整至目标转速，离合器的接合过程无需经过一个半联动控制的过程，因此也无需考虑油压偏差，换挡过程迅速，平滑电机的能量均是从发动机的动能回收而获得，无需为电机配置动力电池，适用于传统内燃机车的动力总成的改进。

如图6所述的换挡控制的流程图，该流程图概况出是否进入柔性换挡控制取决于蓄能电容器的SOC。第一步判断车速经过加速或减速是否达到下一档位的速度范围；第二部判断下一档位是否属于三档或以下的低档位；第三步判断蓄能电容器的SOC是否超过第一SOC阈值(SOC1)，若是则进入柔性换挡控制，若电量不足则进入传统的半联动控制；第四步分离当前档位的离合器；第五步判断蓄能电容器的SOC是否超过第二SOC阈值(SOC2)，第二SOC阈值高于第一SOC阈值，若是则第一平滑电机不发电，发动机转速维持在怠速转速，第二平滑电机根据油门踏板的信号驱动驱动轮，保持动力连续，若否则说明蓄能电容器的SOC处于中等水平，发动机带动第一平滑电机发电，发动机转速维持在第五发动机转速阈值(怠速发电转速)；第六步切换啮合套；第七步驱动盘与下一档位的离合器同步转速，其转速差稳定在一个极小的误差范围；第八步接合下一档位的离合器；第九步指令第一平滑电机和第二平滑电机不驱动、不发电，处于低磁阻状态下运行；第十步发动机根据油门踏板的信号驱动驱动轮。

需要指出的是，当车辆点火起动后，蓄能电容器的SOC为零，按照上述流程图可知，不执行柔性换挡控制，而执行离合器半联动的控制。当蓄能电容器在初次小幅度制动减速的过程中，假如未能获取足够的剩余电荷量，那么TCU在3档或3档以下的档位切换中将会退出执行柔性换挡控制，依然维持原来的依靠控制滑动摩擦点的半联动控制，随着多次制动减速的动能回收以及第一平滑电机2在离合器分离期间的发电，蓄能电容器8将会获得足够的剩余电荷量，此情况下TCU将会进入柔性换挡控制。

选用超级电容器作为蓄能电容器8能够满足大电流瞬时放电和瞬时充电的工作要求，避免电池组充电效率低的问题。超级电容器与变速器壳体一体地集成，有利于与变速器共用一套液压冷却系统。在蠕动控制过程中，第二平滑电机3的输出功率可根据油门踏板行程而确定。

<其他实施例>

第二实施例，发动机为双循环发动机，在离合器接合期间发动机带动第一平滑电机发电的过程中，发动机具有从奥拓循环到阿特金森循环双向切换的特性，怠速发电转速可以适当提高，以增加发电效率，在离合器接合后发动机从阿特金森循环切换到奥拓循环，增加扭矩输出。

第三实施例，第一平滑电机和第二平滑电机为无刷直流电机(BLDC)、永磁同步电机(PMSM)中的任意组合。

第四实施例，第一平滑电机的转子的转轴与DCT的驱动盘的转轴同轴或以平行轴的方式连接，第二平滑电机的转子的转轴与DCT的输出轴的转轴同轴或以平行轴的方式连接。

第五实施例，在第四实施例的基础上，第一平滑电机通过减速器与驱动盘连接，该减速器为行星齿轮减速器或平行轴减速器。

第六实施例，在第四实施例的基础上，第二平滑电机通过减速器与驱动盘连接，该减速器为行星齿轮减速器或平行轴减速器。

第七实施例，如图7所示，对于横置且前置发动机的车辆，DCT也是横置，第一平滑电机和第二平滑电机布置在变速器壳体外周上，以平行轴的方式分别与驱动盘和输出轴连接，并且在车辆的X轴方向上靠近车尾一侧，使车辆的重心在车辆的X轴更加靠近中心位置。

第八实施例，如图8所示，对于纵置发动机的车辆，DCT也是纵置，第一平滑电机和第二平滑电机布置在变速器壳体外周上，以平行轴的方式分别与驱动盘和输出轴连接，并且在车辆的Y轴方向上(横向上)靠近车辆的左右两侧，在车辆的Z轴方向上(高度方向上)靠近车辆的底部，降低车辆重心高度，纵置发动机也不限于前置、中置或后置发动机。

第九实施例，超级电容器本身有着能量密度低的缺点，当选用大容量的超级电容器时，可考虑将体积较大的超级电容器布置在后备箱底板的下侧，或者布置在发动机舱中靠近中央通道的下侧，同时获得良好的散热条件。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域技术人员而言，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改、或对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何常规修改、替换均包含于本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于内燃机汽车的双离合变速器，其特征在于：双离合变速器包括磁力调矩器、离合器总成、齿轮箱、换挡操纵机构和换挡控制模块，其中磁力调矩器包括第一平滑电机(2)、第二平滑电机(3)、第一能量变换器(6)、第二能量变换器(7)和蓄能电容器(8)，离合器总成包括第一离合器(K1)、第二离合器(K2)和驱动盘(C)，齿轮箱包括六个或以上的前进档位的齿轮组、一个后退档位的齿轮副、第一输入轴、第二输入轴、第一中间轴、第二中间轴和输出轴；其中，

换挡控制模块至少包括TCU；

第一平滑电机(2)和第二平滑电机(3)均为驱动/发电一体型电机，第一平滑电机(2)与第一能量变换器(6)电性连接，第二平滑电机(3)与第二能量变换器(7)电性连接，第一能量变换器(6)可选择性地与第二能量变换器(7)和/或蓄能电容器(8)电性连接，第二能量变换器(7)可选择性地与第一能量变换器(6)和/或蓄能电容器(8)电性连接，使得第一能量变换器(6)可选择性地向第二能量变换器(7)和/或蓄能电容器(8)供电或充电，第二能量变换器(7)可选择性地向第一能量变换器(6)和/或蓄能电容器(8)供电或充电，蓄能电容器(8)可选择性地向第一能量变换器(6)或第二能量变换器(7)供电或回收电能，第一平滑电机(2)与驱动盘(C)机械连接，使得第一平滑电机(2)可驱动驱动盘(C)旋转，反之驱动盘(C)也可带动第一平滑电机(2)的转子旋转，第二平滑电机(3)与所述输出轴机械连接，使得第二平滑电机(3)可驱动输出轴旋转，反之输出轴也可带动第二平滑电机(3)的转子旋转，第一平滑电机(2)的定子与第二平滑电机(3)的定子均与变速器的壳体固定连接，第一能量变换器(6)和第二能量变换器(7)受TCU的驱动信号控制，驱动盘与发动机(1)的曲轴连接；

第一离合器(K1)与第一输入轴连接，第二离合器(K2)与第二输入轴连接，驱动盘可选择性地与第一离合器(K1)和/或第二离合器(K2)接合，第一输入轴连接通过不同的齿轮副与第一中间轴连接，第二输入轴通过不同的齿轮副与第二中间轴连接，第一中间轴和第二中间轴均通过齿轮副与输出轴保持连接，输出轴与差速器或驱动轮连接。

2.根据权利要求1所述的双离合变速器，其特征在于，第一平滑电机(2)与驱动盘(C)以同轴的方式布置，第二平滑电机(3)与输出轴以同轴的方式布置；

或者，第一平滑电机(2)与驱动盘(C)以平行轴的方式布置，第二平滑电机(3)与输出轴以平行轴的方式布置。

3.根据权利要求1-2任意一项所述的双离合变速器，其特征在于，第一平滑电机(2)为开关磁阻电机、无刷直流电机或永磁同步电机，和/或第二平滑电机(3)为开关磁阻电机、无刷直流电机或永磁同步电机。

4.根据权利要求1-2所述的双离合变速器，其特征在于，蓄能电容器(8)为超级电容器。

5.一种根据权利要求1-5任意一项所述的用于内燃机汽车的双离合变速器的控制方法，其特征在于，

在目标档位为三档以上的升档和降档过程中进行离合器的半联动控制；

在目标档位为三档或三档以下的升档或降档过程中进行柔性换挡控制，该控制过程为：

步骤A、1档的离合器接合过程，驱动盘与1档的离合器分离，发动机的ECU控制发动机转速攀升至第三发动机转速阈值，并带动第一平滑电机向第二平滑电机和/或蓄能电容器供电，第二平滑电机驱动驱动轮提速，使1档对应的第一离合器的转速升高至第二发动机转速阈值，确保第一离合器的转速高于怠速转速，TCU指令1档的啮合套和2档的啮合套啮合或保持啮合，第一平滑电机控制发动机的转速稳定在第二发动机转速阈值，使得驱动盘的转速与1档对应的第一离合器的转速稳定在一个误差范围内，此时TCU指令第一离合器与驱动盘接合，接合后发动机可继续驱动驱动轮加速，直至车速进入2档的范围时进入步骤B；

步骤B、从1档换入2档，驱动盘与1档对应的第一离合器分离，发动机的ECU控制发动机转速攀升至第三发动机转速阈值，并带动第一平滑电机向第二平滑电机和/或蓄能电容器供电，第一平滑电机把电能传输给第二平滑电机和/或蓄能电容器，第二平滑电机驱动驱动轮提速，使2档对应的第二离合器的转速升高至第二发动机转速阈值，确保第一离合器的转速高于怠速转速，TCU同时指令1档啮合套分离和3档的啮合套啮合，2档的啮合套啮合或保持啮合，第二平滑电机3控制第二离合器的转速稳定在第四发动机转速阈值，同时第一平滑电机2调节发动机转速稳定在第四发动机转速阈值，使驱动盘的转速与第二离合器的转速之间的误差在一定范围内，TCU指令驱动盘与第二离合器接合，接合后发动机可继续驱动驱动轮加速，直至车速进入3档的范围时进入步骤C；

步骤C、从2档换入3档，驱动盘与2档对应的第二离合器分离，发动机的ECU控制发动机转速攀升至第三发动机转速阈值，并带动第一平滑电机向第二平滑电机和/或蓄能电容器供电，第一平滑电机把电能传输给第二平滑电机和/或蓄能电容器，第二平滑电机驱动驱动轮提速，TCU同时指令2档啮合套分离和4档的啮合套啮合，3档的啮合套啮合或保持啮合，第二平滑电机3控制第一离合器的转速稳定在第四发动机转速阈值，同时第一平滑电机调节发动机转速稳定在第四发动机转速阈值，使驱动盘的转速与第一离合器的转速之间的误差在一定范围内，TCU指令驱动盘与第一离合器接合，接合后发动机可继续驱动驱动轮加速；

步骤D、从3档换入2档，车辆被减速，TCU指令第一离合器和第二离合器均与驱动盘分离，第二平滑电机从驱动轮中回收动能，第二平滑电机向蓄能电容器充电，直至车速下降到2档的速度范围时，TCU同时指令2档的啮合套啮合和4档的啮合套分离，1档啮合套啮合，发动机的ECU控制发动机转速稳定在第五发动机转速阈值，发动机带动第一平滑电机发电，向第二平滑电机和/或蓄能电容器供电，第一平滑电机维持驱动轮的动力连续，当驾驶员踩下油门踏板加速时进入上述步骤C；

步骤E、从2档换入1档，车辆被减速，TCU指令第一离合器和第二离合器均与驱动盘分离，第二平滑电机从驱动轮中回收动能，第二平滑电机向蓄能电容器充电，直至车速下降到1档的速度范围时，TCU同时指令1档和2档的啮合套保持啮合，发动机的ECU控制发动机转速稳定在第五发动机转速阈值，发动机带动第一平滑电机发电，向第二平滑电机和/或蓄能电容器供电，第一平滑电机维持驱动轮的动力连续，当驾驶员踩下油门踏板加速时进入上述步骤B；

步骤F、1档的离合器接合过程，车辆被减速至1档的速度范围内，第二平滑电机从驱动轮中回收动能，直至第一离合器的转速低于怠速转速时，TCU指令第一离合器与驱动盘分离，发动机的ECU控制发动机转速稳定在第五发动机转速阈值，发动机带动第一平滑电机发电，向第二平滑电机和/或蓄能电容器供电，第一平滑电机维持驱动轮的动力连续，第一平滑电机的驱动功率随油门踏板的行程变化而变化，以给驾驶员提供低速蠕动控制，当驾驶员踩下油门踏板加速时进入上述步骤A；

其中，第一发动机转速阈值、第二发动机转速阈值、第四发动机转速阈值和第三发动机转速阈值依次递增，第五发动机转速阈值大于或等于第一发动机转速阈值且小于第三发动机转速阈值，第一发动机转速阈值为怠速转速，第三发动机转速阈值为换挡转速，第五发动机转速阈值为怠速发电转速。

6.根据权利要求5所述的双离合变速器的控制方法，其特征在于，第五发动机转速阈值根据蓄能电容器的剩余电量的大小而变化。

7.根据权利要求6所述的双离合变速器的控制方法，其特征在于，当蓄能电容器具有充足的剩余电量时，第五发动机转速阈值被调节到怠速转速上，第一平滑电机停止向第二平滑电机和/或蓄能电容器供电。

8.根据权利要求5-7任意一项所述的双离合变速器的控制方法，其特征在于，当蓄能电容器不具有充足的剩余电量时，TCU在目标档位为三档和三档以下的升档或降档过程中，不执行柔性换挡过程，改为执行半联动控制。