袁一卿（同濟大學(xué)新能源汽車工程中心 上海 201804）

國內(nèi)汽車機械式自動變速器技術(shù)研究綜述

袁一卿
（同濟大學(xué)新能源汽車工程中心 上海 201804）

文章簡要回顧了近年來國內(nèi)汽車機械式自動變速器技術(shù)研究的狀況，總結(jié)了一些關(guān)鍵技術(shù)的研究進展，特別是在換擋控制、起步控制、換擋規(guī)律等方面的研究成果。對于無離合器換擋、不分離離合器換擋技術(shù)的發(fā)展也進行了評述。

機械式自動變速器；換擋控制；起步控制；換擋規(guī)律

1 引 言

近年來，隨著汽車工業(yè)的高速發(fā)展，國內(nèi)外汽車自動變速器技術(shù)的研究在深度和廣度上比前些年都有了顯著變化，集中體現(xiàn)在以下幾個方面：（1）研究的變速器種類不僅涉及各種主流變速器，例如自動變速箱（Automatic Transmission，AT）、機械式自動變速器（Automated Mechanical Transmission，AMT）、雙離合自動變速器（Dual Clutch Transmission，DCT）和無級變速器（Continuous Variable Transmission，CVT），而且還涉及一些新型的變速器結(jié)構(gòu)；（2）研究的課題涉及面很廣，涵蓋諸如變速器的動力匹配、構(gòu)型、控制策略等系統(tǒng)層面的課題以及離合器、齒輪、傳動軸、箱體、密封、潤滑等具體結(jié)構(gòu)方面的問題，研究的重點聚焦于動力性、經(jīng)濟性、換擋平順性、換擋品質(zhì)以及起步時的平順性和減少滑摩等核心技術(shù)難題；（3）研究方法亦不盡相同，有的采用理論推導(dǎo)，但更多的采用模擬仿真，且大多數(shù)以臺架或整車試驗數(shù)據(jù)佐證。

毫無疑問，AMT 是近年來國內(nèi)汽車自動變速器技術(shù)研究的熱點。這不僅是因為相對于其他幾種自動變速器而言它在結(jié)構(gòu)上比較簡單，與手動變速器的技術(shù)銜接性好，而且在用于混合動力和純電動汽車時其動力中斷的缺點可以通過技術(shù)手段部分或完全克服，因而成為最具性價比的自動換擋技術(shù)。

相比之下，國外的汽車自動變速器技術(shù)的研究除了 AMT 以外，還較為均衡地涉及 AT、DCT、CVT 等各種變速器，并非以 AMT 為主要研究方向。國外 AMT 已實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，AMT 不再是學(xué)術(shù)研究的課題，更多的是在從事變速器開發(fā)和生產(chǎn)的公司進行的工程研究。國外的研究除了國內(nèi)普遍關(guān)注的換擋控制、起步控制、換擋規(guī)律等控制方法相關(guān)的問題之外，還較多涉及系統(tǒng)層面的問題。例如，通過結(jié)構(gòu)創(chuàng)新完全消除換擋時的動力中斷的 Zeroshift AMT，通過輔助離合器來避免動力中斷的動力換擋 AMT 等。在換擋執(zhí)行機構(gòu)方面，正在研究線性作動器等新技術(shù)。另外，除了在控制方面更加重視載荷、路面條件和交通狀況等各種復(fù)雜工況對擋位決策的影響之外，國外的研究還較多涉及其他重要的工程問題，例如液壓、潤滑、噪聲振動、加工制造、新材料等，因此更加系統(tǒng)全面。從技術(shù)的發(fā)展趨勢看，國外在 AMT 控制的智能化和自適應(yīng)性及其在混合動力汽車上的應(yīng)用研究等方面領(lǐng)先于國內(nèi)。由于篇幅所限，本文根據(jù)近年來國內(nèi)期刊上發(fā)表的相關(guān)文獻，僅對國內(nèi) AMT 方面的研究做一個綜述。國內(nèi) AMT 技術(shù)的研究主要集中于動力匹配、換擋執(zhí)行機構(gòu)、起步控制、換擋控制等幾個方面，其中以換擋控制方面的研究居多。由于從廣義上講 DCT 也屬于 AMT 的范疇，因此本文中也包含了國內(nèi) DCT 方面的一些研究進展。

2 AMT 換擋技術(shù)的研究現(xiàn)狀

AMT 換擋技術(shù)的研究以提高換擋平順性和換擋品質(zhì)、減少沖擊度和滑摩、縮短換擋時間為主要目標(biāo)。

2.1 常規(guī) AMT 換擋技術(shù)

常規(guī) AMT 是指采用單個離合器的機械式自動變速器。根據(jù)其在傳統(tǒng)燃油汽車、混合動力汽車和純電動汽車上的不同應(yīng)用，其換擋控制既有共同點又有不同點。

常規(guī) AMT 在傳統(tǒng)燃油汽車上的換擋控制技術(shù)正隨著電子控制單元（Electronic Control Unit，ECU）中基于控制器局域網(wǎng)絡(luò)（Controller Area Network，CAN）總線的扭矩控制協(xié)議和功能的不斷開放而迅速發(fā)展。以前，由于 ECU 中基于 CAN 總線的扭矩控制功能不開放，發(fā)動機的扭矩協(xié)調(diào)控制只能通過調(diào)節(jié)發(fā)動機節(jié)氣門或外部強制斷油來實現(xiàn)，自動變速箱控制單元（Transmission Control Unit，TCU）無法對發(fā)動機噴油量和點火提前角等進行主動調(diào)節(jié)，因而無法實現(xiàn)對發(fā)動機扭矩的快速、精確控制。另外，TCU無法得到發(fā)動機精確扭矩信息，不能基于發(fā)動機扭矩對離合器進行精確控制［1］。對 AMT 換擋過程發(fā)動機的控制主要開展了開環(huán)斷油控制［2，3］、模糊控制［4，5］等控制方法。

隨著 ECU 中 CAN 扭矩控制協(xié)議和功能的逐漸開放，基于發(fā)動機扭矩請求的 AMT 換擋控制成為趨勢，一些研究開始從 CAN 總線的發(fā)動機扭矩控制角度出發(fā)，提出了發(fā)動機扭矩-離合器協(xié)調(diào)控制的換擋控制策略。例如，謝先平等［1］提出了基于 CAN 總線的發(fā)動機聯(lián)合控制策略，即 TCU 通過 CAN 及 ECU 扭矩控制功能對發(fā)動機扭矩進行精確控制，同時基于發(fā)動機瞬態(tài)扭矩對離合器實現(xiàn)精確分離和接合控制。針對不同換擋工況給出了離合器分離、接合與發(fā)動機降扭、扭矩恢復(fù)協(xié)調(diào)控制策略，同時提出了選換擋過程動態(tài)調(diào)整轉(zhuǎn)速控制策略，以試驗證明了其策略對增強 AMT 換擋過程的平順性和動力性、減小離合器滑摩、提高換擋品質(zhì)的效果。黃英等［6］根據(jù) AMT 車輛換擋過程發(fā)動機負(fù)載變化的特點，將換擋過程劃分為 3 個階段。通過對 3 個階段理想的發(fā)動機速度和轉(zhuǎn)矩特性曲線的分析，將換擋過程發(fā)動機控制分為轉(zhuǎn)速控制模式和轉(zhuǎn)矩控制模式，制定了換擋過程發(fā)動機控制策略，并通過試驗驗證了該控制策略能夠縮短換擋時間，減小車速損失，提高換擋品質(zhì)。

離合器的控制直接影響換擋品質(zhì)。這方面的研究主要聚焦于離合器位移的控制精度、響應(yīng)速度、控制的魯棒性以及方法的可實現(xiàn)性等方面。郭彥穎等［7］建立了某重型載貨汽車的離合器氣動執(zhí)行機構(gòu)數(shù)學(xué)模型，通過仿真和試驗發(fā)現(xiàn)，當(dāng)目標(biāo)位置設(shè)置較小時，單獨控制相應(yīng)電磁閥，活塞基本可以停在預(yù)定位置；當(dāng)目標(biāo)位置設(shè)置較大時，單獨控制相應(yīng)電磁閥，系統(tǒng)超調(diào)量較大，增加了離合器控制的難度。因此提出了分段動態(tài)控制器控制離合器的方法，能夠使分離軸承實際位移很好地跟隨理想位移變化。姜德艷等［8］采用理論分析方法研究了帶支撐環(huán)和不帶支撐環(huán)情況下膜片彈簧分別在自由狀態(tài)、空行程狀態(tài)、壓緊狀態(tài)下的載荷-變形情況，發(fā)現(xiàn)帶支撐環(huán)可以減少離合器打開時間、對離合器油缸壓力控制響應(yīng)速度和換擋品質(zhì)有較大提升。華志建等［9］針對 AMT 離合器的非線性、易受外部干擾和參數(shù)不確定性等特點，采用基于新型指數(shù)趨近規(guī)律的變結(jié)構(gòu)控制，建立了離合器執(zhí)行機構(gòu)的動力學(xué)模型，仿真結(jié)果表明這種新型指數(shù)趨近規(guī)律的變結(jié)構(gòu)控制比常規(guī)比例積分微分（Proportional Integral Differential，PID）控制有更好的魯棒性。申業(yè)等［10］對 AMT 換擋機構(gòu)與電機進行了分析與建模，構(gòu)造了換擋機構(gòu)電機的非線性系統(tǒng)滑?？刂破?，使被控電機具有高精度的跟蹤品質(zhì)和較強的抗干擾能力。通過對 2 擋升 3 擋理想運動曲線跟蹤控制仿真表明，滑?？刂票葌鹘y(tǒng) PID 控制跟蹤精度高、響應(yīng)速度快、抗干擾能力強，其不僅提高了掛擋過程換擋品質(zhì)，而且又能保證同步器壽命。梁瓊等［11］針對離合器后置式 AMT，提出了在轉(zhuǎn)矩相對電機和離合器進行線性前饋控制、在慣性相應(yīng)用 PID 控制器使離合器主從動盤的角速度差跟隨期望的時間歷程曲線的控制方法，仿真結(jié)果顯示該控制策略能保持變速器輸出轉(zhuǎn)矩平順變化，沒有大的波動和動力中斷。張建國等［12］建立了電動干式 DCT 轎車離合器操縱系統(tǒng)的仿真模型，并采用積分分離的 PID 控制算法對無刷直流驅(qū)動電機進行 PID 控制，仿真結(jié)果與試驗結(jié)果驗證了控制算法滿足系統(tǒng)控制要求，保證了 DCT樣車的平穩(wěn)起步和換擋的平順性。張松等［13］針對單一優(yōu)化算法易于局部收斂和早熟的缺陷，將元胞自動機和粒子群算法相結(jié)合，開發(fā)了元胞粒子群混合優(yōu)化算法，并將其應(yīng)用于干式 DCT 換擋品質(zhì)優(yōu)化，仿真結(jié)果表明通過優(yōu)化離合器的壓緊力能獲得較好的換擋品質(zhì)。陳強等［14］建立了一種7 速干式 DCT 傳動系統(tǒng)模型，研究了其換擋過程中兩個離合器工作時域重疊程度對其換擋品質(zhì)的影響，結(jié)果表明重疊時間過長會加劇傳動系統(tǒng)的振動，增加換擋沖擊度，而重疊時間過短，則會影響車輛換擋的動力性，不能體現(xiàn) DCT 動力換擋的優(yōu)點。

AMT 在混合動力汽車上應(yīng)用時，其換擋控制有著一些與燃油汽車不同的特點。例如，可以通過啟動/發(fā)電一體化電機（Integrated Starter and Generator，ISG）電機配合電子節(jié)氣門協(xié)調(diào)控制輸入軸轉(zhuǎn)速，以減小換擋沖擊，縮短換擋時間。葉心等［15］通過對 ISG 型中度混合動力汽車系統(tǒng)效率進行優(yōu)化，確定了混合動力系統(tǒng)各驅(qū)動模式的工作區(qū)間和模式切換控制策略。以各驅(qū)動模式下系統(tǒng)效率最優(yōu)的點作為換擋點，建立各驅(qū)動模式下的換擋規(guī)律，以提高混合動力系統(tǒng)的燃油經(jīng)濟性。在此基礎(chǔ)上，采用 ISG 電機和發(fā)動機電子節(jié)氣門協(xié)調(diào)控制的方法控制 AMT 換擋過程，以達到降低換擋沖擊，提高換擋平順性的目的。秦大同等［16］針對某型混合動力 AMT 汽車的兩種典型工作模式提出了相應(yīng)的換擋控制策略。在發(fā)動機驅(qū)動模式下，采用電動機和發(fā)動機電子節(jié)氣門聯(lián)合調(diào)速的換擋控制策略。而在發(fā)動機和電動機混合驅(qū)動模式下，采用不分離離合器的電動機主動調(diào)速的換擋控制策略。仿真和臺架試驗結(jié)果表明，所采用的換擋控制策略能有效減小換擋沖擊，縮短動力中斷時間，提高換擋品質(zhì)。

離合器的磨損會導(dǎo)致其接合和分離特性發(fā)生改變，影響換擋性能，通過自適應(yīng)控制和自調(diào)節(jié)對其進行補償是一些研究的關(guān)注點。劉培等［17］建立了干式雙離合器膜片彈簧的實體模型，通過有限元分析得到自由狀態(tài)膜片彈簧小端載荷位移曲線，并通過臺架試驗證明了曲線趨勢的合理性，詳細(xì)闡述了干式雙離合器的自調(diào)節(jié)原理。

AMT 的選換擋是由執(zhí)行機構(gòu)完成的，為使選換擋在最短時間內(nèi)完成，縮短動力中斷時間，選換擋執(zhí)行機構(gòu)的最優(yōu)控制也是研究重點之一。高智等［18］基于線性二次型最優(yōu)控制和滑模控制的理論，提出了一種選換擋電機的位置最優(yōu)控制方法，將其應(yīng)用于電動 AMT 汽車選換擋電機執(zhí)行機構(gòu)的控制上，并以仿真與實車試驗結(jié)果表明該方法能有效減少電動 AMT 的換擋時間和動力中斷，增強穩(wěn)定性和魯棒性，提高換擋品質(zhì)，最終改善汽車的動力性和舒適性。徐秀華等［19］在對全電式 AMT 的同步器自學(xué)習(xí)控制、退選換擋的時序控制、選換擋執(zhí)行機構(gòu)的精確控制及其故障診斷策略等進行分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了同步器控制策略，通過 Matlab 控制模型的離線仿真以及通過 dSPACE 的實時仿真都驗證了控制策略的正確性。徐秀華等［20］還設(shè)計了一種可應(yīng)用于車輛靜態(tài)和動態(tài) 2 種工況下的全電式 AMT 選換擋位置自識別方法，并基于自識別的位置范圍和控制目標(biāo)制定了影響換擋品質(zhì)的換擋控制策略，樣機試驗表明該選換擋位置自識別方法和換擋控制策略滿足換擋時間的要求。

換擋控制研究的另一個主要目標(biāo)是提高選換擋系統(tǒng)控制的魯棒性。李勇等［21］提出了選換擋機構(gòu)自學(xué)習(xí)控制策略，分別由控制軟件實現(xiàn)變速器裝配完成后的（離線）位置初始化和變速器使用過程中的（在線）位置修正，并通過試驗驗證了選換擋機構(gòu)自學(xué)習(xí)控制策略的效果。

同步器是手動變速器和機械自動變速器中的一個重要部件，對實現(xiàn)迅速和舒適的換擋至關(guān)重要，因此同步過程的仿真是研究熱點之一。陳震等［22］建立了同步器的多剛體運動學(xué)模型，以模擬同步器同步環(huán)的鎖止和同步過程，并將仿真得到的同步時間與理論值進行對比，結(jié)果只有小于3% 的差異，作者還研究了換擋力和輸入軸轉(zhuǎn)動慣量等參數(shù)對同步器同步過程的影響。

2.2 無離合 AMT 換擋技術(shù)

無離合器換擋是混合動力汽車和純電動汽車 AMT 技術(shù)的重要方向。由于系統(tǒng)中不采用離合器，同步器在換擋過程中的作用就顯得更加重要。許多研究都對同步過程進行了詳細(xì)的分析，提出了減小沖擊、提高換擋平順性的控制方法。程瀟驍?shù)龋?3］通過對電機-變速器耦合系統(tǒng)進行動力學(xué)建模和仿真分析，探討換擋力對其換擋沖擊的影響，通過引入 Poisson 碰撞建立了換擋沖擊模型，結(jié)果得到了換擋力對換擋沖擊影響曲線，并揭示不同嚙合情形的產(chǎn)生機理。對非同步打齒現(xiàn)象進行了討論，推導(dǎo)出避免非同步打齒的臨界換擋力。董翔宇等［24］對單軸并聯(lián)混合動力系統(tǒng) AMT 的無離合器換擋策略中同步器同步過程控制進行了研究，制定了基于模糊推理的同步器同步過程控制策略，仿真結(jié)果表明該控制策略能有效減小同步器接合沖擊度和滑摩功率。陳泳丹等［25］對某電動客車存在的換低擋困難問題，通過建立換擋過程的數(shù)學(xué)模型和仿真，分析了換擋控制參數(shù)對換擋過程的影響，提出了根據(jù)目標(biāo)擋位選取適當(dāng)?shù)哪繕?biāo)調(diào)速值以改善換擋質(zhì)量的控制策略，提出了目標(biāo)調(diào)速值的設(shè)定原則，通過實車試驗驗證了該策略可縮短換擋時間，提高換擋的平順性。余致廷等［26］針對電動汽車低速大轉(zhuǎn)矩的要求，就無離合器兩擋變速電動汽車驅(qū)動控制方案提出了一種基于轉(zhuǎn)速模糊比例積分（Proportional Integral，PI）參數(shù)自整定的驅(qū)動電機矢量控制系統(tǒng)，仿真與實驗結(jié)果表明，該系統(tǒng)克服了傳統(tǒng)轉(zhuǎn)速 PI 控制中存在的超調(diào)量大、響應(yīng)速度慢等缺點，通過轉(zhuǎn)速跟蹤實現(xiàn)了電動汽車無離合器的換擋，提高了電動汽車在各種路況下的實用性。

2.3 不分離離合器 AMT 換擋技術(shù)

不分離離合器的 AMT 換擋技術(shù)也是當(dāng)前的一個研究熱點，它在本質(zhì)上類似于無離合器AMT 的換擋技術(shù)（假設(shè)換擋過程中離合器無打滑），實際上是通過發(fā)動機扭矩和轉(zhuǎn)速的精確控制使接合齒輪副達到無動力傳遞狀態(tài)時進行換擋。王松等［27］分析了載貨汽車 AMT 不分離離合器摘擋、掛擋過程及換擋前后的動力中斷與恢復(fù)過程，并將該技術(shù)應(yīng)用于某重型載貨汽車 AMT中，試驗表明該技術(shù)既能保證換擋的舒適性及縮短 AMT 換擋過程中動力中斷時間，又能提高離合器使用壽命。王云成等［28］對載貨汽車裝備電控機械式自動變速器的技術(shù)需求，提出了不分離離合器 AMT 技術(shù)，并對其系統(tǒng)組成、工作原理以及電動換擋和發(fā)動機調(diào)控等關(guān)鍵技術(shù)進行了分析，仿真和試驗結(jié)果表明重型載貨汽車采用不分離離合器 AMT 技術(shù)可以在保證換擋平順性的基礎(chǔ)上有效地縮短換擋時間。

2.4 換擋規(guī)律的研究

換擋規(guī)律是根據(jù)駕駛員意圖、汽車的運行狀態(tài)和道路狀況等因素，按照汽車某些性能參數(shù)最優(yōu)的原則，確定的汽車最佳擋位。它的制訂是AMT 控制的關(guān)鍵技術(shù)之一。目前較普遍采用的是兩參數(shù)換擋規(guī)律，即根據(jù)油門開度和車速制訂的換擋規(guī)律，但它無法反映路面條件和車輛載荷等外部條件的變化對換擋的影響。因此，不少研究者提出了一些新的換擋規(guī)律。陳清洪等［29］提出了動態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)三參數(shù)換擋控制原理及其控制器訓(xùn)練算法，仿真與試驗結(jié)果表明，采用動態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)三參數(shù)換擋比兩參數(shù)換擋檔位切換曲面變化平滑，比傳統(tǒng)計算法求解換擋規(guī)律更簡便，易于實現(xiàn)，魯棒性更強，并能提高換擋性能、滿足乘坐舒適性和車輛的燃油經(jīng)濟性。楊易等［30］根據(jù)電池最大放電功率隨電池荷電狀態(tài)減小而減小的特性，制定出當(dāng)電池最大放電功率大于或小于電機最大輸入功率時的動態(tài)三參數(shù)換擋規(guī)律和動態(tài)四參數(shù)換擋規(guī)律。仿真結(jié)果表明，所制定的換擋規(guī)律可使車輛獲得比傳統(tǒng)的兩參數(shù)換擋規(guī)律更好的動力性。

3 AMT 起步技術(shù)的研究現(xiàn)狀

起步控制策略的優(yōu)化研究的是在盡量降低滑摩功和沖擊度的條件下保證整車起步的平順性提高，以減少了起步過程中的滑摩功，提高離合器的使用壽命。唐娜娜等［31］采用線性二次型調(diào)節(jié)器控制算法，對 6 速 AMT 微型乘用車的起步過程進行了優(yōu)化，指出了狀態(tài)變量和控制量的加權(quán)矩陣的最佳值（但沒有指出推導(dǎo)過程）。張建國等［32］以起步品質(zhì)評價等級最高為目標(biāo)構(gòu)建適應(yīng)度評價函數(shù)，對基于模糊控制的起步控制策略進行優(yōu)化，得到了影響起步品質(zhì)的離合器接合速度和發(fā)動機節(jié)氣門開度的模糊控制規(guī)則最優(yōu)解集，對優(yōu)化前后的起步品質(zhì)進行仿真對比，并通過整車試驗驗證了這一優(yōu)化方法的可行性?？谆鄯嫉龋?3］提出了離合器接合過程中發(fā)動機恒轉(zhuǎn)速控制策略的多模態(tài)控制算法。從仿真結(jié)果可知，多模態(tài)算法控制效果在曲線變化上比較平緩、沒有離合器振動情況出現(xiàn)，且多模態(tài)控制具有一定的自適應(yīng)性。黃智明等［34］將動態(tài)矩陣串級預(yù)測控制算法應(yīng)用于離合器接合位置控制，實驗結(jié)果表明，采用該算法時離合器接合位置跟蹤過程中的波動、超調(diào)、上升時間和過渡時間等動態(tài)指標(biāo)，均優(yōu)于常規(guī) PID 控制算法和單一動態(tài)矩陣控制（DynamicMatrix Control）算法，大大提高了起步控制品質(zhì)。王洪亮等［35］討論了傳統(tǒng)氣助力式離合器操縱機構(gòu)的基于流量電磁閥的電控液動自動化改裝，通過理論分析和臺架試驗研究了基于流量電磁閥的氣助力離合器自動操縱結(jié)構(gòu)的工作特性，制定了車輛起步過程的離合器自動控制策略，并在試驗車輛上驗證了其實用性。

趙振和等［36］對某款 AMT 半掛牽引車坡道起步輔助系統(tǒng)的控制策略進行了試驗研究，對這一功能的開啟和關(guān)閉控制策略進行了測試，并采用AVL-DRIVE 汽車駕駛性能客觀評價系統(tǒng)對 AMT坡道起步品質(zhì)進行了評價，發(fā)現(xiàn)其結(jié)果優(yōu)于駕駛員采取駐車制動、離合器踏板和油門踏板三者的精確配合操作實現(xiàn)坡道起步時的品質(zhì)。

4 結(jié) 論

綜上所述，近年來國內(nèi)的 AMT 技術(shù)研究幾乎涉及 AMT 技術(shù)的全部重要領(lǐng)域，在深度和廣度上都呈現(xiàn)迅速進展的態(tài)勢。研究的重點聚焦于換擋控制、起步控制、換擋規(guī)律等幾個核心技術(shù)領(lǐng)域。隨著新能源汽車的發(fā)展，用于混合動力汽車和純電動汽車的 AMT 的研究也取得了長足的進展。

AMT 換擋技術(shù)的發(fā)展趨勢是不斷提高控制的精細(xì)化水平和魯棒性，以期最大程度地彌補 AMT 換擋動力中斷這一最大弱點。著重表現(xiàn)在針對換擋過程劃分不同階段，并根據(jù)各個階段的系統(tǒng)特點進行更加精準(zhǔn)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)以及離合器和換擋執(zhí)行機構(gòu)位移控制，除傳統(tǒng)的 PID 方法之外還提出了其他一些新的控制方法，并且研究多種因素對換擋過程的影響，相關(guān)的仿真研究也不斷深化，以更準(zhǔn)確地理解換擋的動態(tài)過程。換擋控制精度的提高使得無離合器 AMT 換擋以及不分離離合器換擋變?yōu)榭赡埽@代表了 AMT 技術(shù)的另一重要趨勢，即結(jié)構(gòu)和控制的簡單化，這有助于間接系統(tǒng)可靠性的提高和成本的降低。換擋規(guī)律已從兩參數(shù)向三參數(shù)、四參數(shù)換擋過渡，以便更好地反映駕駛意圖和路面、載荷的變化，四參數(shù)換擋規(guī)律已在量產(chǎn)車上得到實際應(yīng)用。

AMT 起步技術(shù)的發(fā)展趨勢是通過建立起步品質(zhì)客觀評價標(biāo)準(zhǔn)來明確起步控制目標(biāo)，并采用一些新的控制策略和算法來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的 PID 控制算法，以減小滑摩，提高起步的平順性。仿真模型的持續(xù)改進也為這一物理過程的分析提供有力的支持。

隨著研究的不斷深入，上述的 AMT 控制技術(shù)將可望得到進一步改進和完善，從而推動這些技術(shù)在車輛中的實際應(yīng)用。

［1］ 謝先平， 梅近仁， 李君， 等. 基于發(fā)動機聯(lián)合控制的 AMT 換擋控制策略 ［J］. 汽車技術(shù)， 2012， 6: 28-32， 39.

［2］ 何忠波. 重型車輛 AMT 換擋品質(zhì)控制與換擋策略研究 ［D］. 北京: 北京理工大學(xué)， 2003.

［3］ 何忠波， 白鴻柏， 李東偉， 等. 發(fā)動機斷油控制改善 AMT 換擋品質(zhì)試驗研究 ［J］. 農(nóng)業(yè)機械學(xué)報，2005， 36（10）: 16-19， 49.

［4］ 馬景龍， 劉振軍， 秦大同， 等. 重型 AMT 汽車發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制 ［J］. 內(nèi)燃機， 2007， 4: 21-23， 37.

［5］ 王云成， 施國標(biāo)， 唐志東， 等. 模糊控制在 AMT 系統(tǒng)發(fā)動機轉(zhuǎn)速控制中的應(yīng)用 ［J］. 內(nèi)燃機工程，2000， 21（2）: 11-16.

［6］ 黃英， 萬國強， 崔濤， 等. AMT 換擋過程發(fā)動機控制策略研究 ［J］. 汽車工程， 2012， 34（3）: 245-248.

［7］ 郭彥穎， 盧新田， 孫中輝， 等. 重型載貨汽車 AMT離合器氣動執(zhí)行機構(gòu)的建模與控制 ［J］. 汽車技術(shù)， 2012， 4: 24-28.

［8］ 姜德艷， 葛海龍， 劉敏. 常開式離合器膜片彈簧支撐環(huán)對接合點的影響 ［J］. 汽車技術(shù)， 2013， 5: 38-41.

［9］ 華志建， 夏長高. 自動離合器的變結(jié)構(gòu)控制 ［J］.汽車工程， 2013， 35（8）: 731-734.

［10］ 申業(yè)， 吳光強， 羅先銀. AMT 換擋電機精確跟蹤控制 ［J］. 汽車技術(shù)， 2014， 1: 24-28.

［11］ 梁瓊， 任麗娜， 趙海艷， 等. 帶 2 擋 I-AMT 純電動汽車的換擋控制 ［J］. 汽車工程， 2013， 35（11）: 1000-1003， 1010.

［12］ 張建國， 雷雨龍， 宗長富， 等. 干式 DCT 轎車離合器操縱系統(tǒng)仿真與試驗 ［J］. 汽車技術(shù)， 2010， 3: 51-55.

［13］ 張松， 吳光強， 鄭松林. 基于元胞粒子群算法的干式 DCT 換擋品質(zhì)優(yōu)化 ［J］. 汽車工程， 2011，33（9）: 809-813.

［14］ 陳強， 李聰聰， 喻凡， 等. 基于 AMESim 的雙離合器變速器建模及其在 Simulink 中的仿真 ［J］. 汽車技術(shù)， 2011， 10: 34-37， 41.

［15］ 葉心， 秦大同， 胡明輝， 等. ISG 型中度混合動力AMT 汽車換擋綜合控制 ［J］. 汽車工程， 2011，33（9）: 799-804.

［16］ 秦大同， 杜波， 段志輝， 等. 某型混合動力汽車AMT 換擋控制策略的研究 ［J］. 汽車工程， 2013，35（11）: 1004-1010.

［17］ 劉培， 陳慧巖， 李垚， 等. 基于某變速器的干式雙離合器自調(diào)節(jié)原理分析 ［J］. 汽車技術(shù)， 2014， 3: 17-20.

［18］ 高智， 鐘再敏， 孫澤昌. 電動 AMT 選換擋電機執(zhí)行機構(gòu)位置最優(yōu)控制 ［J］. 汽車工程， 2011，33（2）: 133-137.

［19］ 徐秀華， 陳勇， 羅大國， 等. 全電式 AMT 同步器控制分析及其驗證 ［J］. 汽車技術(shù)， 2013， 5: 41-45.

［20］ 徐秀華， 陳勇， 羅大國， 等. 全電式 AMT 選換擋位置自識別方法和換擋策略研究 ［J］. 汽車技術(shù)，2013， 10: 22-25， 46.

［21］ 李勇， 常思勤， 魏英俊. AMT 選換擋機構(gòu)自學(xué)習(xí)控制策略研究 ［J］. 汽車工程， 2010， 32（10）: 878-882.

［22］ 陳震， 鐘再敏， 章桐. 基于 ADAMS 的同步器同步過程仿真分析 ［J］. 汽車工程， 2011， 33（4）: 340-344.

［23］ 程瀟驍， 陳紅旭， 田光宇， 等. 換擋力對電機-變速器耦合系統(tǒng)換擋沖擊的影響 ［J］. 汽車技術(shù)，2014， 4: 1-5.

［24］ 董翔宇， 席軍強， 陳慧巖. 并聯(lián)混合動力汽車AMT 無離合器換擋同步過程控制 ［J］. 汽車工程， 2011， 33（12）: 1047-1050.

［25］ 陳泳丹， 梁萬武， 席軍強， 等. 電動客車 AMT 換擋過程控制策略的研究 ［J］. 汽車工程， 2011，33（5）: 405-410.

［26］ 余致廷， 袁俊波， 李英， 等. 基于模糊 PI 控制策略的電動汽車無離合器兩擋變速控制 ［J］. 汽車工程， 2012， 34（11）: 976-980.

［27］ 王松， 張志歐， 董瑞先， 等. 載貨汽車 AMT 不分離離合器換擋技術(shù)的研究與應(yīng)用 ［J］. 汽車技術(shù)，2014， 2: 13-15， 52.

［28］ 王云成， 王慶年， 謝飛， 等. 重型載貨汽車不分離離合器 AMT 技術(shù) ［J］. 汽車技術(shù)， 2010， 5: 14-18.

［29］ 陳清洪， 秦大同， 葉心. AMT 汽車動態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)三參數(shù)換擋策略研究 ［J］. 汽車工程， 2010，32（6）: 505-509， 476.

［30］ 楊易， 江清華， 周兵， 等. 純電動汽車最佳動力性換擋規(guī)律研究 ［J］. 汽車技術(shù)， 2011， 3: 1-5.

［31］ 唐娜娜， 陳勇， 高陽， 等. 6-AMT 微型乘用車起步優(yōu)化控制 ［J］. 汽車技術(shù)， 2014， 4: 21-24.

［32］ 張建國， 雷雨龍， 王加雪， 等. 基于客觀評價模型的 AMT 汽車起步品質(zhì)優(yōu)化方法 ［J］. 汽車工程，2014， 36（4）: 459-463， 508.

［33］ 孔慧芳， 羅文俊， 鮑偉. 發(fā)動機恒速運轉(zhuǎn)下離合器接合過程的多模態(tài)控制 ［J］. 汽車工程， 2010，32（10）: 888-891.

［34］ 黃智明， 張建武， 魯統(tǒng)利， 等. 基于 DMC-PID 串級控制算法的 AMT 離合器接合位置控制 ［J］. 汽車工程， 2010， 32（2）: 133-136， 115.

［35］ 王洪亮， 劉海鷗， 趙熙俊， 等. 基于流量閥的自動操縱機構(gòu)的 AMT 離合器改裝研究 ［J］. 汽車工程， 2011， 33（1）: 47-51.

［36］ 趙振和， 邢紅巖， 張紅星. AMT 半掛牽引車坡道起步輔助系統(tǒng)的試驗研究 ［J］. 汽車技術(shù)， 2014，2: 31-35.

A Review of Studies on Automated Mechanical Transmission Technologies for Automobile Applications in China

YUAN Yiqing
（ Clean Energy Automotive Engineering Center， Tongji University， Shanghai 201804， China ）

The state of the researches on automated mechanical transmission （AMT） technologies conducted in China in recent years were briefly reviewed in this article. The progress made on some of the key technologies， especially in such areas as shift control， launch control， and shift schedule was summarized. The development of technologies in clutchless shifting and shifting without disengaging the clutch was also elaborated.

automated mechanical transmission（AMT）； shift control； launch control； shift schedule

TG 156

A

2014-09-25

2014-11-11

袁一卿，博士，教授，博士研究生導(dǎo)師，研究方向為汽車動力傳動和新能源汽車，E-mail：yqyuan@#edu.cn。