AMT的技术现状和发展趋势李紫

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2024年1月13日发(作者：)

AMT的技术现状和发展趋势 李紫发布时间：2022-06-15T08:52:54.584Z 来源：《论证与研究》2021年12期 作者： 李 紫[导读] 摘要：介绍了自动变速器的基本种类及其特点，分析AMT在不同车型上的结构并介绍其发展的关键技术现状。AMT在我国具有较广泛的应用，但仍有许多方面需要改进，最后对AMT的发展趋势作出概述。 1．自动变速器分类 随着时代发展，装载传统手动变速器的汽车已不能满足人们的出行需求，因而发展出更加环保、便捷、舒适的汽车用自动变速器。目前，汽车上使用的自动变速器主要分为五大类：机械式液力变矩器(Automatic Transmission, 简称AT)、电子控制机械式自动变速器(Automatic Mechanical Transmission, 简称AMT)、无级变速器(Continuously Variable Transmission, 简称CVT)、双离合器式自动变速器(Dual Clutch Transmission, 简称DCT)、无线变速机械式自动变速器(Infinitely Variable Transmission, 简称IVT)。AMT的技术现状和发展趋势李 紫（西华大学西华学院 四川 成都 610039） 摘要：介绍了自动变速器的基本种类及其特点，分析AMT在不同车型上的结构并介绍其发展的关键技术现状。AMT在我国具有较广泛的应用，但仍有许多方面需要改进，最后对AMT的发展趋势作出概述。1．自动变速器分类 随着时代发展，装载传统手动变速器的汽车已不能满足人们的出行需求，因而发展出更加环保、便捷、舒适的汽车用自动变速器。目前，汽车上使用的自动变速器主要分为五大类：机械式液力变矩器(Automatic Transmission, 简称AT)、电子控制机械式自动变速器(Automatic Mechanical Transmission, 简称AMT)、无级变速器(Continuously Variable Transmission, 简称CVT)、双离合器式自动变速器(DualClutch Transmission, 简称DCT)、无线变速机械式自动变速器(Infinitely Variable Transmission, 简称IVT)。 AT由液力变矩器代替传统离合器，液压油在泵轮、导轮以及涡轮间不间断地循环流动，可使汽车在动力不中断的情况下进行连续换挡，保证了汽车换挡时的平稳性和经济性。但AT存在生产成本高，传动效率低，维修困难等缺点。CVT被视为最有发展潜力的自动变速装置，因为其整体结构简单，通过液压或气压控制主从动轮的半径大小从而得到连续变化的齿轮传动比，换挡过程更加快速和平顺，并且可以降低汽车排放，提高燃油经济性。但CVT是由传动带和传动链实现动力传递，由此产生的滑磨损耗很大程度降低了CVT的传动效率和传动可靠性，因此CVT并未广泛普及使用。IVT主要由控制圆盘和传动滚轮构成，具有结构简单紧凑、重量轻、零件少的优点，但存在对零点的速比控制困难摩擦损耗大、发热量高、传递转矩小等缺点。DCT是基于平行轴式发展而来的，其通过离合器在两奇偶输入轴上交替换挡，解决了动力中断的问题，具有换挡时间短、冲击小、传动效率高等优点，但也有生产制造和维修困难等问题。 而AMT是在传统手动变速器的基础上，将手动操纵变为电子控制，剩余部分仍然保持原本结构，此种自动变速装置继承了传统手动变速器传动效率高的优点，且传统手动变速器市场保有量大，制造成本将大幅降低。因此，我国有需要也有必要在现有基础上加深对AMT的研究。本文针对AMT做出了概述。

2．AMT结构上的改进2.1传统内燃机汽车装配的AMT 传统内燃机汽车的动力来源于发动机，而AMT变速箱则是是非动力换挡，使用同步器切换动力传输路径。因此，在换档过程中不可避免地会出现动力中断。AMT的研究工作主要集中在发动机、离合器和变速器的控制上，以实现起步自动化和换档自动化。2.2混合动力汽车中装配的AMT 新能源汽车与传统内燃机汽车有很大区别，主要表现在动力源还是和动力传动装置方面。混合动力汽车摒弃以往的内燃机直接驱动，改而运用电动机作为动力源或辅助动力源来辅助车辆起步和行驶。同时，变速箱也非单一地作为变速装置，而是作为动力耦合机构，将发动机动力与电动机动力耦合，从而共同驱动车辆的行驶。2.3纯电动车装配的AMT 驱动电机是纯电动汽车的动力来源，因为驱动电机本身就拥有良好的调速特性。为达到简化传动系统结构以及降低成本的目的，AMT变速箱通常取消了主离合器，改为采用驱动电机通过减速装置或采用较少挡位的变速箱驱动车辆行驶，但这样也会增加换挡的控制难度。纯电动汽车一般分为电机单挡驱动和电机多档驱动。单挡减速箱由于速比调节范围有限，并没有被广泛应用。在电机多挡驱动系统中，电机通过两挡或多挡变速箱驱动车辆，车辆具有更好的动力表现和更高的运行效率。电机多档驱动系统随着电动汽车的发展已经得到了广泛普及，其中两档AMT变速箱成为国内外各个高校和企业的研究重点。3．AMT的关键技术及其现状

AMT 的关键技术包括四方面，即起步过程中离合器、发动机、换挡过程控制以及换挡策略的制定。3.1 离合器的起步控制 离合器控制的关键是起步时离合器半接合点的确定和其前后的滑磨控制。若离合器在半接合点前后接合过快，冲击会过大，影响系统各部件的乘坐舒适性和使用寿命，甚至导致发动机熄火。若接合太慢，长时间滑磨则会造成摩擦片温度飚升，进一步磨损离合器，削弱了离合器功能。冲击度最大值和减少离合器滑摩功为约束条件和原则，提出了离合器接合的控制策略是一种方法。对离合器接合速度与发动机转速下降率、变速箱输入轴转速上升率三者进行双闭环控制的坡道起步控制的策略在实验里有很好的效果。3.2 发动机控制 发动机控制技术也是AMT控制系统研究领域的重要技术之一。汽车换挡时，由于发动机所受负荷和转速突变而使发动机处于不稳定的工作状态，研究发动机在换挡过程中负荷发生变化时的响应，根据换挡过程对发动机转矩转速的要求，对发动机进行控制起着重要作用。由于发动机输出的响应存在较大的时间滞后性，为增强AMT控制系统综合效果并综合响应时间滞后性的影响，应对发动机进行超前调节与控制。目前，发动机控制的研究重点主要围绕两个方面展开：一是发动机模型的研究；二是根据发动机模型对发动机的输出扭矩和燃油经济性进行估计和控制。3.3换挡过程的控制 换档过程的控制会影响车辆的乘坐舒适性。当电动选档换档执行器和车辆驱动电机得到精确控制时，才能保证驾驶乘坐舒适性。以纯电动车两档AMT为例，其换挡过程主要包括以下几个阶段：电机卸载阶段、摘挡阶段、电机调速阶段、机械同步阶段、拨环阶段、拨齿阶段、挂挡阶段以及转矩回复阶段。3.4换挡策略的制定 换挡策略住要分为经济换挡策略、动力性换挡策略以及两者综合控制的换挡策略。钟君思[1]采用基于双参数制定的换挡策略，对加载AMT 变速箱的电动汽车制定一套换挡策略。陈淑江[2]研究了动力性与经济性换挡的差异，提出一种兼顾动力性与经济性的综合换挡策略。4．AMT的发展趋势 （1）多档位化 目前，纯电动汽车大多采用固定档位，不能更好地发挥电机的特性，也不能在更大范围内调速。针对这一缺点，许多汽车企业和高校开始研究纯电动汽车的加速变速器传动，多档动力系统将成为未来的发展趋势。 （2）提高换挡品质 换档品质主要体现在换档过渡过程的舒适性和部件负荷。国际上许多学者对换档质量的部分领域进行了大量研究，但尚未确定一个完善、更科学、合理的换档质量评价指标和标准。此标准需考虑动力性、燃油经济性、传动系耐久性、舒适性和其他因素。

（3）结构优化及经量化 对执行机构的响应速度和精度提出了更高的要求，通过改进其自身的结构设计和采用轻量化设计是未来的发展趋势。5．结束语 本文介绍了自动变速器的基本种类以及其优缺点，综合分析了AMT的发展现状和发展趋势。参考文献：[1]钟君思.两挡AMT纯电动汽车换挡策略研究及优化[D].湖南科技大学,2020.[2]陈淑江,秦大同,胡明辉,等.兼顾动力性与经济性的纯电动汽车AMT综合换挡策略[J].中国机械工程,2013,24(19):2687–2692.

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