本发明提供一种换挡续扭装置及其控制方法，通过小型化模块化设计，仅需修改现有产品输出端面接口尺寸，将该产品直接安装在变速器输出端，通过调整控制器软件(TCU)，即可以实现在换挡过程中变速箱持续输出整车需求扭矩，实现换挡过程动力不中断，消除换挡顿挫感；不仅可以在换挡时，实现给车辆持续输出扭矩，还可以在过坑、爬坡等特殊路况给车辆提供辅助驱动，起到增加扭矩输出的功能；仅在换挡续扭和特殊路况助扭时工作，不需要持续运行，可充分利用电机的短时过载能力，达到续扭和助扭的目的。因此对电机和齿轮的要求较低；采用的续扭电机为高速低扭电机，成本较低；安装位置灵活，结构紧凑，体积小。
1.一种换挡续扭装置的控制方法，其特征在于：所述控制方法包括续扭工作过程控制方法及助扭工作过程控制方法，其中续扭工作过程控制方法包括TCU换挡判定阶段、TCU指令续扭电机接合阶段、TCU指令双电机扭矩调节阶段、变速系统换挡执行阶段、TCU指令双电机扭矩反向调节阶段以及TCU指令续扭电机分离阶段；其中，
1)TCU换挡判定阶段：以驾驶员当前的驾驶请求以及整车状态为输入，依据多参数动态换挡条件，进行综合判定是否达到变速器换挡条件，若满足条件则进行换挡，否则TCU不发送换挡指令；
2)TCU指令续扭电机接合阶段：TCU对续扭电机发送指令，对续扭电机进行主动调速控制，调速过程中对速差进行判定，速度达到续扭接合装置的接合条件，即完成续扭电机接合，调速过程中根据以下公式对速差进行判定：Δn(t)＝nct(t)ict2otpt‑notpt(t) (1)
其中，Δn(t)为续扭接合装置主、从动端转速矢量差值，nct(t)为续扭电机t时刻转速，ict2otpt表示续扭电机至续扭接合装置主动端传动比，notpt(t)为续扭接合装置被动端t时刻转速；
3)TCU指令双电机扭矩调节阶段：此阶段为驱动电机和续扭电机协同工作阶段，对两电机均采用主动扭矩控制，在此阶段双电机扭矩调节需实时满足以下条件：TEM(t)+Tct(t)＝Totpt(t)+Ieq2otpt(t)wotpt(t) (2)其中，TEM(t)和Tct(t)分别表示t时刻驱动电机和续扭电机有效输出扭矩，Totpt(t)表示t时刻系统输出端需求扭矩，Ieq2otpt(t)为整车及输出传递路径中各部件等效至系统输出端的转动惯量，wotpt(t)为t时刻系统输出端角速度；
其中，SlpT_EM(t)和SlpT_ct(t)表示t时刻驱动电机和续扭电机扭矩变化率限值，均为多维查表值，该表为根据整车状态参数进行在线标定后的查值表；
该阶段结束的标志为：TEM(t)＝0，且Tct(t)＝Totpt(t)+Ieq2otpt(t)wotpt(t)；
4)变速系统换挡执行阶段：包括换挡离合器分离，驱动电机主动调速控制，以及目标挡位接合三个步骤；
5)TCU指令双电机扭矩反向调节阶段：此阶段为驱动电机和续扭电机协同工作阶段，对两电机均采用反向扭矩控制，在此阶段双电机扭矩调节仍需实时满足公式(2)‑公式(5)条件，该阶段完成标志该阶段结束的标志是：Tct(t)＝0，且TEM(t)＝Totpt(t)+Ieq2otpt(t)wotpt(t)；SlpT_EM(t)和SlpT_ct(t)均为多维查表值；
上述阶段3)和5)执行过程中双电机扭矩调节进程相反，SlpT_EM(t)和SlpT_ct(t)需要依靠t时刻扭矩正负向变化状态选用不同查值表；
6)TCU指令续扭电机分离阶段：待上一阶段完成指令得到确认后，续扭电机开始为续扭接合装置分离做准备，首先TCU发送指令，对续扭电机进行反向主动调速控制，同样根据公式(1)进行判定，速度达到续扭接合装置分离条件，即完成续扭接合装置退出工作过程，在此阶段完全结束前对续扭电机使用小扭矩控制，对续扭接合装置是否完全分离进行判定。
2.根据权利要求1所述的一种换挡续扭装置的控制方法，其特征在于：所述助扭工作过程控制方法包括TCU指令续扭电机接合阶段、TCU指令续扭电机扭矩补偿阶段以及TCU指令续扭电机分离阶段；其中，
1)TCU指令续扭电机接合阶段：TCU对续扭电机发送指令，对续扭电机进行主动调速控制，调速过程中，根据公式1)对速差进行判定，速度达到续扭接合装置接合条件，即完成续扭电机接合；
2)TCU指令续扭电机扭矩补偿阶段：TCU对续扭电机下达目标扭矩指令，通过对续扭电机进行实时扭矩控制，实现续扭电机补偿驱动电机无法满足车辆需求扭矩部分，需要满足如下条件：Tct(t)＝Totpt(t)+leq2otpt(t)wotpt(t)‑TEM_maxcont(t) (8)其中，Tct(t)表示t时刻续扭电机有效输出扭矩，Totpt(t)表示t时刻系统输出端需求扭矩，Ieq2otpt(t)为t时刻整车及输出传递路径中各部件等效至系统输出端的转动惯量，wotpt(t)为t时刻系统输出端角速度， TEM_maxcont(t)为t时刻驱动电机最大可持续输出有效扭矩；
3)TCU指令续扭电机分离阶段：当车辆需求扭矩可由驱动电机完全提供，并有一定的扭矩余量，则执行该阶段；续扭电机开始为续扭接合装置分离做准备，首先TCU发送指令，对续扭电机进行反向主动调速控制，同样根据公式(1)对速差进行判定，速度达到续扭接合装置的分离条件，即完成续扭接合装置退出工作过程；在此阶段完全结束前对续扭电机使用小扭矩控制，对续扭接合装置是否完全分离进行判定。
3.一种采用权利要求1‑2中任一项控制方法的换挡续扭装置，包括
驱动电机(1)，所述驱动电机(1)的输出轴连接变速系统；
续扭电机(2)，所述续扭电机(2)的输出轴(S1)经过续扭齿轮副与所述续扭齿轮副的输出轴(S3)传动连接，所述变速系统的输出轴(S4)与所述续扭齿轮副的输出轴(S3)同轴连接；
其特征在于：还包括续扭接合装置(C)，所述续扭接合装置(C)位于变速系统的输出轴(S3)上；
当变速系统换挡时，续扭电机(2)开始工作，续扭接合装置(C)接合，通过续扭电机(2)的输出动力实现续扭。
4.根据权利要求3所述的一种换挡续扭装置，其特征在于：所述续扭齿轮副包括固定于续扭电机(2)的输出轴(S1)上的续扭电机输入主动齿轮(Z1)、固定于续扭电机(2)的中间轴(S2)上的续扭电机输入从动齿轮(Z2)、续扭电机中间齿轮(Z3)、及套设于续扭齿轮副的输出轴(S3)上的续扭电机输出齿轮(Z4)；其中，续扭电机输入主动齿轮(Z1)与续扭电机输入从动齿轮(Z2)对应啮合，续扭电机中间齿轮(Z3)与续扭电机输出齿轮(Z4)对应啮合。
5.根据权利要求4所述的一种换挡续扭装置，其特征在于：
所述续扭接合装置(C)为超越离合器，所述超越离合器的外圈连接在续扭电机输出齿轮(Z4)上，所述超越离合器的内圈连接在所述续扭齿轮副的输出轴(S3)上；或所述超越离合器的外圈连接在变速系统的中间齿轮上，所述超越离合器的内圈连接在与续扭电机(2)传动连接的所述变速系统的中间轴上。
6.根据权利要求4所述的一种换挡续扭装置，其特征在于：
所述犬牙离合器的齿环固定连接在续扭电机输出齿轮(Z4)上，所述犬牙离合器的齿毂连接在所述续扭齿轮副的输出轴(S3)上，所述犬牙离合器的滑套通过在齿毂上左右滑动实现犬牙离合器的接合和断开。
7.一种采用权利要求1‑2中任一项控制方法的换挡续扭装置，包括
驱动电机(1)，所述驱动电机(1)的输出轴连接变速系统；
续扭电机(2)，所述续扭电机(2)的输出轴(S1)经过续扭齿轮副与所述续扭齿轮副的输出轴(S3)传动连接，所述变速系统的输出轴(S4)与所述续扭齿轮副的输出轴(S3)同轴连接；
其特征在于：还包括续扭接合装置(C)，所述续扭接合装置(C)位于续扭电机(2)的输出轴(S1)上；
当变速系统换挡时，续扭电机(2)开始工作，续扭接合装置(C)接合，通过续扭电机(2)的输出动力实现续扭。
8.根据权利要求7所述的一种换挡续扭装置，其特征在于：所述续扭齿轮副包括固定于续扭电机(2)的输出轴(S1)上的续扭电机输入主动齿轮(Z1)、固定于续扭电机(2)的中间轴(S2)上的续扭电机输入从动齿轮(Z2)、续扭电机中间齿轮(Z3)、及套设于续扭齿轮副的输出轴(S3)上的续扭电机输出齿轮(Z4)；其中，续扭电机输入主动齿轮(Z1)与续扭电机输入从动齿轮(Z2)对应啮合，续扭电机中间齿轮(Z3)与续扭电机输出齿轮(Z4)对应啮合。
9.根据权利要求8所述的一种换挡续扭装置，其特征在于：
所述续扭接合装置(C)为超越离合器，所述超越离合器的外圈连接在续扭电机输入主动齿轮(Z1)上，所述超越离合器的内圈连接在续扭电机(2)的输出轴(S1)上。
10.根据权利要求8所述的一种换挡续扭装置，其特征在于：
所述犬牙离合器的齿环固定连接在续扭电机输入主动齿轮(Z1)上，所述犬牙离合器的齿毂连接在续扭电机(2)的输出轴(S1)上，所述犬牙离合器的滑套通过在齿毂上左右滑动实现犬牙离合器的接合和断开。
11.一种采用权利要求1‑2中任一项控制方法的换挡续扭装置，包括
驱动电机(1)，所述驱动电机(1)的输出轴连接变速系统；
续扭电机(2)，所述续扭电机(2)的输出轴(S1)经过续扭齿轮副与所述续扭齿轮副的输出轴(S3)传动连接；所述续扭齿轮副包括中间轴(S2)；所述变速系统的输出轴(S4)与所述续扭齿轮副的输出轴(S3)同轴连接；
其特征在于：还包括续扭接合装置(C)，所述续扭接合装置(C)位于续扭齿轮副的中间轴(S2)上；
当变速系统换挡时，续扭电机(2)开始工作，续扭接合装置(C)接合，通过续扭电机(2)的输出动力实现续扭。
12.根据权利要求11所述的一种换挡续扭装置，其特征在于：所述续扭齿轮副包括固定于续扭电机(2)的输出轴(S1)上的续扭电机输入主动齿轮(Z1)、固定于续扭电机(2)的中间轴(S2)上的续扭电机输入从动齿轮(Z2)、续扭电机中间齿轮(Z3)、及套设于续扭齿轮副的输出轴(S3)上的续扭电机输出齿轮(Z4)；其中，续扭电机输入主动齿轮(Z1)与续扭电机输入从动齿轮(Z2)对应啮合，续扭电机中间齿轮(Z3)与续扭电机输出齿轮(Z4)对应啮合。
13.根据权利要求12所述的一种换挡续扭装置，其特征在于：
所述续扭接合装置(C)为超越离合器，所述超越离合器的外圈连接在续扭电机输入从动齿轮(Z2)或续扭电机中间齿轮(Z3)上，所述超越离合器的内圈连接在续扭电机(2)的中间轴(S2)上。
14.根据权利要求12所述的一种换挡续扭装置，其特征在于：
所述犬牙离合器的齿环固定连接在续扭电机输入从动齿轮(Z2)或续扭电机中间齿轮(Z3)上，所述犬牙离合器的齿毂连接在续扭电机(2)的中间轴(S2)上，所述犬牙离合器的滑套通过在齿毂上左右滑动实现犬牙离合器的接合和断开。
15.一种采用权利要求1‑2中任一项控制方法的换挡续扭装置，包括
驱动电机(1)，所述驱动电机(1)的输出轴连接变速系统；
续扭电机(2)，所述续扭电机(2)的输出轴(S1)经过续扭齿轮副与所述续扭齿轮副的输出轴(S3)传动连接；所述续扭电机(2)的输出轴(S1)与续扭齿轮副的输出轴(S3)及所述变速系统的输出轴(S4)同轴，且所述续扭齿轮副设置于所述续扭电机(2)的壳体内部，其特征在于：还包括续扭接合装置(C)，所述续扭接合装置(C)位于变速系统的输出轴(S3)上；
当变速系统换挡时，续扭电机(2)开始工作，续扭接合装置(C)接合，通过续扭电机(2)的输出动力实现续扭。
16.根据权利要求15所述的一种换挡续扭装置，其特征在于：所述续扭齿轮副包括固定于续扭电机(2)的输出轴(S1)上的续扭电机输入主动齿轮(Z1)、固定于续扭电机(2)的中间轴(S2)上的续扭电机输入从动齿轮(Z2)、续扭电机中间齿轮(Z3)、及套设于续扭齿轮副的输出轴(S3)上的续扭电机输出齿轮(Z4)；其中，续扭电机输入主动齿轮(Z1)与续扭电机输入从动齿轮(Z2)对应啮合，续扭电机中间齿轮(Z3)与续扭电机输出齿轮(Z4)对应啮合。
17.根据权利要求16所述的一种换挡续扭装置，其特征在于：
所述续扭接合装置(C)为超越离合器，所述超越离合器的外圈连接在续扭电机输出齿轮(Z4)上，所述超越离合器的内圈连接在所述变速系统的输出轴(S3)上；或所述超越离合器的外圈连接在变速系统的中间齿轮上，所述超越离合器的内圈连接在与续扭电机(2)传动连接的所述变速系统的中间轴上。
一种换挡续扭装置及其控制方法
技术领域
[0001] 本发明涉及新能源变速器领域，具体涉及一种换挡续扭装置及其控制方法。
背景技术
[0002] 对于商用车领域，不论是传统的内燃机车辆还是近些年快速发展的新能源车辆，大都采用基于AMT的自动变速器。该种类型的变速器，因其结构简单、成本低，一直都是商用车领域主流的技术路线，但其也存在突出的缺点，即换挡过程动力中断，会产生明显的换挡冲击，造成车辆平顺性差，虽然通过软件(TCU)可以有效减少中断，但固有的结构缺点，使其无法完全消除。尤其是重型商用车和非道路车辆，为避免特定路况下动力中断对重载车辆造成安全性问题，驾驶员以及变速器软件层面，都尽可能不换挡，从而会造成整车能耗增高，增加经营性车辆运行成本。这种变速器由于其结构原因，换挡过程中存在动力中断，换挡时会有顿挫感，在坡道换挡时表现尤为明显，影响驾驶体验。
发明内容
[0003] 为了解决现有技术中存在的缺陷与不足，本发明提供了一种换挡续扭装置及其控制方法。
[0004] 本发明提供的技术方案如下：一种换挡续扭装置，包括：
[0005] 驱动电机(1)，所述驱动电机(1)的输出轴连接变速系统；
[0006] 续扭电机(2)，所述续扭电机(2)的输出轴(S1)经过续扭齿轮副与所述续扭齿轮副的输出轴(S3)传动连接，所述变速系统的输出轴(S4)与所述续扭齿轮副的输出轴(S3)同轴连接；
[0007] 还包括续扭接合装置(C)，所述续扭接合装置(C)位于续扭齿轮副的输出轴(S3)上；
[0008] 当变速系统正常运转时，续扭接合装置(C)断开；
[0009] 当变速系统换挡时，续扭电机(2)开始工作，续扭接合装置(C)接合，通过续扭电机(2)的输出动力实现续扭。
[0010] 进一步地，所述续扭齿轮副包括固定于续扭电机(2)的输出轴(S1)上的续扭电机输入主动齿轮(Z1)、固定于续扭电机(2)的中间轴(S2)上的续扭电机输入从动齿轮(Z2)、续扭电机中间齿轮(Z3)、及套设于续扭齿轮副的的输出轴(S3)上的续扭电机输出齿轮(Z4)；其中，续扭电机输入主动齿轮(Z1)与续扭电机输入从动齿轮(Z2)对应啮合，续扭电机中间齿轮(Z3)与续扭电机输出齿轮(Z4)对应啮合。
[0011] 进一步地，所述续扭接合装置(C)为超越离合器，所述超越离合器的外圈连接在续扭电机输出齿轮(Z4)上，所述超越离合器的内圈连接在所述续扭齿轮副的输出轴(S3)上；或所述超越离合器的外圈连接在变速系统的中间齿轮上，所述超越离合器的内圈连接在与续扭电机(2)传动连接的所述变速系统的中间轴上。
[0012] 进一步地，所述续扭接合装置(C)为犬牙离合器，
[0013] 所述犬牙离合器的齿环固定连接在续扭电机输出齿轮(Z4)上，所述犬牙离合器的齿毂连接在所述续扭齿轮副的输出轴(S3)上，所述犬牙离合器的滑套通过在齿毂上左右滑动实现犬牙离合器的接合和断开。
[0014] 还提出一种换挡续扭装置，包括：
[0015] 驱动电机(1)，所述驱动电机(1)的输出轴连接变速系统；
[0016] 续扭电机(2)，所述续扭电机(2)的输出轴(S1)经过续扭齿轮副与所述续扭齿轮副的输出轴(S3)传动连接，所述变速系统的输出轴(S4)与所述续扭齿轮副的输出轴(S3)同轴连接；
[0017] 还包括续扭接合装置(C)，所述续扭接合装置(C)位于续扭电机(2)的输出轴(S1)上；
[0018] 当变速系统正常运转时，续扭接合装置(C)断开；
[0019] 当变速系统换挡时，续扭电机(2)开始工作，续扭接合装置(C)接合，通过续扭电机(2)的输出动力实现续扭。
[0020] 进一步地，所述续扭齿轮副包括固定于续扭电机(2)的输出轴(S1)上的续扭电机输入主动齿轮(Z1)、固定于续扭电机(2)的中间轴(S2)上的续扭电机输入从动齿轮(Z2)、续扭电机中间齿轮(Z3)、及套设于续扭齿轮副的输出轴(S3)上的续扭电机输出齿轮(Z4)；其中，续扭电机输入主动齿轮(Z1)与续扭电机输入从动齿轮(Z2)对应啮合，续扭电机中间齿轮(Z3)与续扭电机输出齿轮(Z4)对应啮合。
[0021] 进一步地，所述续扭接合装置(C)为超越离合器，所述超越离合器的外圈连接在续扭电机输入主动齿轮(Z1)上，所述超越离合器的内圈连接在续扭电机(2)的输出轴(S1)上。
[0022] 进一步地，所述续扭接合装置(C)为犬牙离合器，
[0023] 所述犬牙离合器的齿环固定连接在续扭电机输入主动齿轮(Z1)上，所述犬牙离合器的齿毂连接在续扭电机(2)的输出轴(S1)上，所述犬牙离合器的滑套通过在齿毂上左右滑动实现犬牙离合器的接合和断开。
[0024] 还提出一种换挡续扭装置，包括：
[0025] 驱动电机(1)，所述驱动电机(1)的输出轴连接变速系统；
[0026] 续扭电机(2)，所述续扭电机(2)的输出轴(S1)经过续扭齿轮副与所述续扭齿轮副的输出轴(S3)传动连接；所述续扭齿轮副包括中间轴(S2)；所述变速系统的输出轴(S4)与所述续扭齿轮副的输出轴(S3)同轴连接；
[0027] 还包括续扭接合装置(C)，所述续扭接合装置(C)位于续扭齿轮副的中间轴(S2)上；
[0028] 当变速系统正常运转时，续扭接合装置(C)断开；
[0029] 当变速系统换挡时，续扭电机(2)开始工作，续扭接合装置(C)接合，通过续扭电机(2)的输出动力实现续扭。
[0030] 进一步地，所述续扭齿轮副包括固定于续扭电机(2)的输出轴(S1)上的续扭电机输入主动齿轮(Z1)、固定于续扭电机(2)的中间轴(S2)上的续扭电机输入从动齿轮(Z2)、续扭电机中间齿轮(Z3)、及套设于续扭齿轮副的输出轴(S3)上的续扭电机输出齿轮(Z4)；其中，续扭电机输入主动齿轮(Z1)与续扭电机输入从动齿轮(Z2)对应啮合，续扭电机中间齿轮(Z3)与续扭电机输出齿轮(Z4)对应啮合。
[0031] 进一步地，所述续扭接合装置(C)为超越离合器，所述超越离合器的外圈连接在续扭电机输入从动齿轮(Z2)或续扭电机中间齿轮(Z3)上，所述超越离合器的内圈连接在续扭电机(2)的中间轴(S2)上。
[0032] 进一步地，所述续扭接合装置(C)为犬牙离合器，
[0033] 所述犬牙离合器的齿环固定连接在续扭电机输入从动齿轮(Z2)或续扭电机中间齿轮(Z3)上，所述犬牙离合器的齿毂连接在续扭电机(2)的中间轴(S2)上，所述犬牙离合器的滑套通过在齿毂上左右滑动实现犬牙离合器的接合和断开。
[0034] 还提出一种换挡续扭装置，包括：
[0035] 驱动电机(1)，所述驱动电机(1)的输出轴连接变速系统；
[0036] 续扭电机(2)，所述续扭电机(2)的输出轴(S1)经过续扭齿轮副与所述续扭齿轮副的输出轴(S3)传动连接；所述续扭电机(2)的输出轴(S1)与续扭齿轮副的输出轴(S3)及所述变速系统的输出轴(S4)同轴，且所述续扭齿轮副设置于所述续扭电机(2)的壳体内部，[0037] 还包括续扭接合装置(C)，所述续扭接合装置(C)位于变速系统的输出轴(S3)上；
[0038] 当变速系统正常运转时，续扭接合装置(C)断开；
[0039] 当变速系统换挡时，续扭电机(2)开始工作，续扭接合装置(C)接合，通过续扭电机(2)的输出动力实现续扭。
[0040] 进一步地，所述续扭齿轮副包括固定于续扭电机(2)的输出轴(S1)上的续扭电机输入主动齿轮(Z1)、固定于续扭电机(2)的中间轴(S2)上的续扭电机输入从动齿轮(Z2)、续扭电机中间齿轮(Z3)、及套设于续扭齿轮副的输出轴(S3)上的续扭电机输出齿轮(Z4)；其中，续扭电机输入主动齿轮(Z1)与续扭电机输入从动齿轮(Z2)对应啮合，续扭电机中间齿轮(Z3)与续扭电机输出齿轮(Z4)对应啮合。
[0041] 进一步地，所述续扭接合装置(C)为超越离合器，所述超越离合器的外圈连接在续扭电机输出齿轮(Z4)上，所述超越离合器的内圈连接在所述变速系统的输出轴(S3)上；或所述超越离合器的外圈连接在变速系统的中间齿轮上，所述超越离合器的内圈连接在与续扭电机(2)传动连接的所述变速系统的中间轴上。
[0042] 还提出一种换挡续扭装置的控制方法，所述控制方法包括续扭工作过程控制方法及助扭工作过程控制方法，其中续扭工作过程控制方法包括TCU换挡判定阶段、TCU指令续扭电机接合阶段、TCU指令双电机扭矩调节阶段、变速系统换挡执行阶段、TCU指令双电机扭矩反向调节阶段以及TCU指令续扭电机分离阶段；其中，
[0043] 1)TCU换挡判定阶段：以驾驶员当前的驾驶请求以及整车状态为输入，依据多参数动态换挡条件，进行综合判定是否达到变速器换挡条件，若满足条件则进行换挡，否则TCU不发送换挡指令；
[0044] 2)TCU指令续扭电机接合阶段：TCU对续扭电机发送指令，对续扭电机进行主动调速控制，调速过程中对速差进行判定，速度达到续扭接合装置的接合条件，即完成续扭电机接合，调速过程中根据以下公式对速差进行判定：
[0045] Δn(t)＝nct(t)ict2otpt‑notpt(t) (1)
[0046] 其中，Δn(t)为续扭接合装置主、从动端转速矢量差值，nct(t)为续扭电机t时刻转速，ict2otpt表示续扭电机至续扭接合装置主动端传动比，notpt(t)为续扭接合装置被动端t时刻转速；
[0047] 3)TCU指令双电机扭矩调节阶段：此阶段为驱动电机和续扭电机协同工作阶段，对两电机均采用主动扭矩控制，在此阶段双电机扭矩调节需实时满足以下条件：
[0048] TEM(t)+Tct(t)＝Totpt(t)+Ieq2otpt(t)wotpt(t) (2)
[0049] 其中，TEM(t)和Tct(t)分别表示t时刻驱动电机和续扭电机有效输出扭矩，Totpt(t)表示t时刻系统输出端需求扭矩，Ieq2otpt(t)为整车及输出传递路径中各部件等效至系统输出端的转动惯量，wotpt(t)为t时刻系统输出端角速度；
[0050] 同时需要对扭矩变化率进行限制，即：
[0051]
[0052]
[0053]
[0054] 其中，SlpT_EM(t)和SlpT_ct(t)表示t时刻驱动电机和续扭电机扭矩变化率限值，均为多维查表值，该表为根据整车状态参数进行在线标定后的查值表；
[0055] 该阶段结束的标志为：TEM(t)＝0，且Tct(t)＝Totpt(t)+Ieq2otpt(t)wotpt(t)；
[0056] 4)变速系统换挡执行阶段：包括换挡离合器分离，驱动电机主动调速控制，以及目标挡位接合三个步骤；
[0057] 5)TCU指令双电机扭矩反向调节阶段：此阶段为驱动电机和续扭电机协同工作阶段，对两电机均采用反向扭矩控制，在此阶段双电机扭矩调节仍需实时满足公式(2)‑公式(5)条件，该阶段完成标志该阶段结束的标志是：Tct(t)＝0，且TEM(t)＝Totpt(t)+Ieq2otpt(t)wotpt(t)；SlpT_EM(t)和SlpT_ct(t)均为多维查表值；
[0058] 上述阶段3)和5)执行过程中双电机扭矩调节进程相反，SlpT_EM(t)和SlpT_ct(t)需要依靠t时刻扭矩正负向变化状态选用不同查值表；
[0059] 6)TCU指令续扭电机分离阶段：待上一阶段完成指令得到确认后，续扭电机开始为续扭接合装置分离做准备，首先TCU发送指令，对续扭电机进行反向主动调速控制，同样根据公式(1)进行判定，速度达到续扭接合装置分离条件，即完成续扭接合装置退出工作过程，在此阶段完全结束前对续扭电机使用小扭矩控制，对续扭接合装置是否完全分离进行判定。
[0060] 进一步地，所述助扭工作过程控制方法包括TCU指令续扭电机接合阶段、TCU指令续扭电机扭矩补偿阶段以及TCU指令续扭电机分离阶段；其中，
[0061] 1)TCU指令续扭电机接合阶段：TCU对续扭电机发送指令，对续扭电机进行主动调速控制，调速过程中，根据公式1)对速差进行判定，速度达到续扭接合装置接合条件，即完成续扭电机接合；
[0062] 2)TCU指令续扭电机扭矩补偿阶段：TCU对续扭电机下达目标扭矩指令，通过对续扭电机进行实时扭矩控制，实现续扭电机补偿驱动电机无法满足车辆需求扭矩部分，需要满足如下条件：
[0063] Tct(t)＝Totpt(t)+Ieq2otpt(t)wotpt(t)‑TEM_maxcont(t) (8)
[0064] 其中，Tct(t)表示t时刻续扭电机有效输出扭矩，Totpt(t)表示t时刻系统输出端需求扭矩，Ieq2otpt(t)为t时刻整车及输出传递路径中各部件等效至系统输出端的转动惯量，wotpt(t)为t时刻系统输出端角速度，；TEM_maxcont(t)为t时刻驱动电机最大可持续输出有效扭矩；
[0065] 3)TCU指令续扭电机分离阶段：当车辆需求扭矩可由驱动电机完全提供，并有一定的扭矩余量，则执行该阶段；续扭电机开始为续扭接合装置分离做准备，首先TCU发送指令，对续扭电机进行反向主动调速控制，同样根据公式(1)对速差进行判定，速度达到续扭接合装置的分离条件，即完成续扭接合装置退出工作过程；在此阶段完全结束前对续扭电机使用小扭矩控制，对续扭接合装置是否完全分离进行判定。
[0066] 本发明相对于现有技术取得的有益效果为：
[0067] 1)本发明提供一种换挡续扭装置及其控制方法，通过小型化模块化设计，仅需修改现有产品输出端面接口尺寸，将该产品直接安装在变速器输出端，通过调整控制器软件(TCU)，即可以实现在换挡过程中变速箱持续输出整车需求扭矩，实现换挡过程动力不中断，消除换挡顿挫感。
[0068] 2)本发明提供一种换挡续扭装置及其控制方法，该装置不仅可以在换挡时，实现给车辆持续输出扭矩，还可以在过坑、爬坡等特殊路况给车辆提供辅助驱动，起到增加扭矩输出的功能。
[0069] 3)本发明提供一种换挡续扭装置及其控制方法，仅在换挡续扭和特殊路况助扭时工作，不需要持续运行，可充分利用电机的短时过载能力，达到续扭和助扭的目的。因此对电机和齿轮的要求较低；采用的续扭电机为高速低扭电机，成本较低；采用模块化设计，安装位置比较灵活，结构紧凑，体积小。
附图说明
[0070] 图1为本发明第1实施例续扭接合装置位于变速系统的输出轴上的结构示意图。
[0071] 图2为本发明第2实施例续扭接合装置位于续扭电机的输出轴上的结构示意图。
[0072] 图3为本发明第3实施例续扭接合装置位于续扭电机的中间轴上的结构示意图。
[0073] 图4为本发明第4实施例续扭接合装置选用犬牙离合器且位于变速系统的输出轴上的结构示意图。
[0074] 图5为本发明第5实施例续扭电机的输出轴与变速系统的输出轴同轴的结构示意图。
[0075] 图6为本发明控制方法中续扭工作过程控制方法的步骤流程图。
[0076] 图7为本发明控制方法中助扭工作过程控制方法的步骤流程图。
具体实施方式
[0077] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0078] 在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0079] 在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0080] 如图1‑5所示为本发明提供的一种换挡续扭装置，包括
[0081] 驱动电机1，所述驱动电机1的输出轴连接变速系统；
[0082] 续扭电机2，所述续扭电机2的输出轴S1经过续扭齿轮副与所述续扭齿轮副的输出轴S3传动连接，所述变速系统的输出轴S4与所述续扭齿轮副的输出轴S3同轴连接；
[0083] 还包括续扭接合装置C，
[0084] 当变速系统正常运转时，续扭接合装置C内圈转速大于外圈转速，续扭接合装置断开；
[0085] 当变速系统换挡时，续扭电机2开始工作带动续扭接合装置C的外圈转速升高直至超过内圈转速时，续扭接合装置C的内外圈接合，续扭电机2的输出动力实现续扭，保持换挡时动力不中断。
[0086] 作为本发明的进一步优选实施例，所述变速系统选用动力中断式变速器或动力中断式电驱动桥，从而在变速系统换挡过程中动力中断时，通过续扭电机、续扭齿轮副以及续扭接合装置向其持续提供动力输出。
[0087] 作为本发明的进一步优选实施例，所述续扭齿轮副包括固定于续扭电机2的输出轴S1上的续扭电机输入主动齿轮Z1、固定于续扭电机2的中间轴S2上的续扭电机输入从动齿轮Z2、续扭电机中间齿轮Z3、及套设于变速系统的输出轴S3上的续扭电机输出齿轮Z4；其中，续扭电机输入主动齿轮Z1与续扭电机输入从动齿轮Z2对应啮合，续扭电机中间齿轮Z3与续扭电机输出齿轮Z4对应啮合。
[0088] 作为本发明的进一步优选实施例，如图1所示，续扭接合装置C位于变速系统的输出轴上。
[0089] 所述续扭接合装置C选用超越离合器，所述超越离合器的外圈连接在续扭电机输出齿轮Z4上，所述超越离合器的内圈连接在所述续扭齿轮副的输出轴S3上；
[0090] 当变速系统正常运转时，超越离合器的内圈随变速系统的输出轴S3同步转动，续扭电机2不工作，续扭电机输出齿轮Z4静止，此时超越离合器内圈转速大于外圈转速，超越离合器断开；
[0091] 当变速系统换挡时，续扭电机2开始工作，带动续扭电机输出齿轮Z4转动，当续扭电机输出齿轮Z4带动超越离合器的外圈转速超过内圈转速时，超越离合器的内外圈接合，续扭电机2的输出动力通过续扭电机输出齿轮Z4和超越离合器传递到续扭齿轮副的输出轴S3实现续扭，保持换挡时动力不中断。
[0092] 超越离合器不仅可以设置于变速系统的输出轴S3上，也可以设置于变速系统的中间轴上，具体设置为所述超越离合器的外圈连接在变速系统的中间齿轮上，所述超越离合器的内圈连接在所述变速系统的中间轴上。
[0093] 作为本发明的进一步优选实施例，如图2所示，续扭接合装置C安装于续扭电机2的输出轴S1上。
[0094] 所述续扭接合装置C选用超越离合器，所述超越离合器的外圈连接在续扭电机输入主动齿轮Z1上，所述超越离合器的内圈连接在续扭电机2的输出轴S1上；
[0095] 当变速系统正常运转时，超越离合器的内圈随续扭电机2的输出轴S1同步转动，续扭电机2不工作，续扭电机输入主动齿轮Z1静止，此时超越离合器内圈转速大于外圈转速，超越离合器断开；
[0096] 当变速系统换挡时，续扭电机2开始工作，带动续扭电机输入主动齿轮Z1转动，当续扭电机输入主动齿轮Z1带动超越离合器的外圈转速超过内圈转速时，超越离合器的内外圈接合，续扭电机2的输出动力通过续扭电机输入主动齿轮Z1和超越离合器传递到变速系统的输出轴S3实现续扭，保持换挡时动力不中断。
[0097] 作为本发明的进一步优选实施例，如图3所示，续扭接合装置C安装于续扭电机2的中间轴S2上。
[0098] 所述续扭接合装置C选用超越离合器，所述超越离合器的外圈连接在续扭电机输入从动齿轮Z2或续扭电机中间齿轮Z3上，所述超越离合器的内圈连接在续扭电机2的中间轴S2上；
[0099] 当变速系统正常运转时，超越离合器的内圈随续扭电机2的中间轴S2同步转动，续扭电机2不工作，续扭电机输入从动齿轮Z2或续扭电机中间齿轮Z3静止，此时超越离合器内圈转速大于外圈转速，超越离合器断开；
[0100] 当变速系统换挡时，续扭电机2开始工作，带动续扭电机输入从动齿轮Z2或续扭电机中间齿轮Z3转动，当续扭电机输入从动齿轮Z2或续扭电机中间齿轮Z3带动超越离合器的外圈转速超过内圈转速时，超越离合器的内外圈接合，续扭电机2的输出动力通过续扭电机输入从动齿轮Z2或续扭电机中间齿轮Z3和超越离合器传递到变速系统的输出轴S3实现续扭，保持换挡时动力不中断。
[0101] 作为本发明的进一步优选实施例，如图4所示，所述续扭接合装置C选用犬牙离合器，其功能与选用超越离合器作为续扭接合装置的方案相同，既能在换挡时给变速系统提供续扭，又可以在特殊路况给车辆实现助扭作用；其也类似选用超越离合器的方案，具体设置位置为：
[0102] 所述犬牙离合器的齿环固定连接在续扭电机输出齿轮Z4上，所述犬牙离合器的齿毂连接在所述续扭齿轮副的输出轴S3上，所述犬牙离合器的滑套通过在齿毂上左右滑动实现犬牙离合器的接合和断开；或
[0103] 所述犬牙离合器的齿环固定连接在续扭电机输入主动齿轮Z1上，所述犬牙离合器的齿毂连接在续扭电机2的输出轴S1上，所述犬牙离合器的滑套通过在齿毂上左右滑动实现犬牙离合器的接合和断开；或
[0104] 所述犬牙离合器的齿环固定连接在续扭电机输入从动齿轮Z2或续扭电机中间齿轮Z3上，所述犬牙离合器的齿毂连接在续扭电机2的中间轴S2上，所述犬牙离合器的滑套通过在齿毂上左右滑动实现犬牙离合器的接合和断开。
[0105] 作为本发明的进一步优选实施例，如图5所示，所述续扭电机2的输出轴S1与所述续扭齿轮副的输出轴S3、及变速系统的输出轴S4同轴，且所述续扭齿轮副设置于所述续扭电机2的壳体内部，进一步使内部结构紧凑，减少占用空间尺寸，降低成本。
[0106] 本发明还提供一种换挡续扭装置的控制方法，所述控制方法包括续扭工作过程控制方法及助扭工作过程控制方法，其中续扭工作过程控制方法包括TCU换挡判定阶段、TCU指令续扭电机接合阶段、TCU指令双电机扭矩调节阶段、主箱换挡执行阶段、TCU指令双电机扭矩反向调节阶段以及TCU指令续扭电机分离阶段；其中，
[0107] 1)TCU换挡判定阶段：以驾驶员当前的驾驶请求以及整车状态为输入，依据多参数动态换挡条件，进行综合判定是否达到变速器换挡条件，若满足条件则进行换挡，否则TCU不发送换挡指令；
[0108] 2)TCU指令续扭电机接合阶段：TCU对续扭电机发送指令，对续扭电机进行主动调速控制，调速过程中对速差进行判定，速度达到续扭接合装置的接合条件，即完成续扭电机接合，为了避免续扭电机接合过程对整车产生冲击，在接合动作完成前后需要对进行判定，以完成平顺接合；调速过程中根据以下公式对速差进行判定：
[0109] Δn(t)＝nct(t)ict2otpt‑notpt(t) (1)
[0110] 其中，α(t)表示t时刻续扭电机角加速度，Δw(t)为Δt时间间隔对应续扭电机角速度矢量差，Δt为t时刻系统执行时间间隔；
[0111] Δn(t)为续扭接合装置主、从动端转速矢量差值，nct(t)为续扭电机t时刻转速，ict2otpt表示续扭电机至续扭接合装置主动端传动比，notpt(t)为续扭接合装置被动端t时刻转速；
[0112] 3)TCU指令双电机扭矩调节阶段：此阶段为驱动电机和续扭电机协同工作阶段，对两电机均采用主动扭矩控制，在此阶段双电机扭矩调节需实时满足以下条件：
[0113] TEM(t)+Tct(t)＝Totpt(t)+Ieq2otpt(t)wotpt(t) (2)
[0114] 其中，TEM(t)和Tct(t)分别表示t时刻驱动电机和续扭电机有效输出扭矩，Totpt(t)表示t时刻系统输出端需求扭矩，Ieq2otpt(t)为整车及输出传递路径中各部件等效至系统输出端的转动惯量，wotpt(t)为t时刻系统输出端角速度；
[0115] 同时需要对扭矩变化率进行限制，即：
[0116]
[0117]
[0118]
[0119] 其中，SlpT_EM(t)和SlpT_ct(t)表示t时刻驱动电机和续扭电机扭矩变化率限值，均为多维查表值，该表为根据整车状态参数进行在线标定后的查值表；
[0120] 该阶段结束的标志为：TEM(t)＝0，且Tct(t)＝Totpt(t)+Ieq2otpt(t)wotpt(t)。
[0121] 4)变速系统换挡执行阶段：包括换挡离合器分离，驱动电机主动调速控制，以及目标挡位接合三个步骤；
[0122] 5)TCU指令双电机扭矩反向调节阶段：此阶段为驱动电机和续扭电机协同工作阶段，对两电机均采用反向扭矩控制，在此阶段双电机扭矩调节仍需实时满足公式(2)‑公式(5)条件。
[0123] 阶段3)和阶段5)执行过程中双电机扭矩调节进程相反，因此SlpT_EM(t)和SlpT_ct(t)需要依靠t时刻扭矩正负向变化状态选用不同查值表。
[0124] 该阶段完成标志该阶段结束的标志是：Tct(t)＝0，且TEM(t)＝Totpt(t)+Ieq2otpt(t)wotpt(t)；SlpT_EM(t)和SlpT_ct(t)均为多维查表值；
[0125] 6)TCU指令续扭电机分离阶段：待上一阶段完成指令得到确认后，续扭电机开始为续扭接合装置分离做准备，首先TCU发送指令，对续扭电机进行反向主动调速控制，同样根据公式(1)进行判定，速度达到续扭接合装置分离条件，即完成续扭接合装置退出工作过程，在此阶段完全结束前对续扭电机使用小扭矩控制，对续扭接合装置是否完全分离进行判定；避免续扭电机随转产生扭矩损耗。
[0126] 作为本发明的进一步优选，所述助扭工作过程控制方法包括TCU指令续扭电机接合阶段、TCU指令续扭电机扭矩补偿阶段以及TCU指令续扭电机分离阶段；其中，
[0127] 1)TCU指令续扭电机接合阶段：TCU对续扭电机发送指令，对续扭电机进行主动调速控制，调速过程中，根据公式1)对速差进行判定，速度达到续扭接合装置接合条件，即完成续扭电机接合，为了避免续扭电机接合过程对整车产生冲击，接合动作完成前后需要对进行判定，以完成平顺接合；
[0128] 2)TCU指令续扭电机扭矩补偿阶段：TCU对续扭电机下达目标扭矩指令，通过对续扭电机进行实时扭矩控制，实现续扭电机补偿驱动电机无法满足车辆需求扭矩部分，因此需要时刻满足如下条件：
[0129] Tct(t)＝Totpt(t)+Ieq2otpt(t)wotpt(t)‑TEM_maxcont(t) (8)
[0130] 其中，Tct(t)表示t时刻续扭电机有效输出扭矩，Totpt(t)表示t时刻系统输出端需求扭矩，Ieq2otpt(t)为t时刻整车及输出传递路径中各部件等效至系统输出端的转动惯量，wotpt(t)为t时刻系统输出端角速度；TEM_maxcont(t)为t时刻驱动电机最大可持续输出有效扭矩。
[0131] 3)TCU指令续扭电机分离阶段：当车辆需求扭矩可由驱动电机完全提供，并有一定的扭矩余量，则执行该阶段；续扭电机开始为续扭接合装置分离做准备，首先TCU发送指令，对续扭电机进行反向主动调速控制，同样根据公式(1)对速差进行判定，速度达到续扭接合装置的分离条件，即完成续扭接合装置退出工作过程；在此阶段完全结束前对续扭电机使用小扭矩控制，对续扭接合装置是否完全分离进行判定；避免续扭电机随转产生扭矩损耗。
[0132] 对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
