汽车电控机械式自动变速器控制分析

张剑梅 刘玉龙

潍坊青特车桥有限公司 山东潍坊 262200

1 汽车电控机械式自动变速器控制应用现状

快速发展的社会经济和科学技术促使汽车变速器自动控制技术不断发展、完善，在继承手动挡优点的基础上降低了制造成本，提高了传动效率，具有结构简单、节油明显、性价比较高等优势。电控机械式自动变速器主要包括气动型（大多应用于大型汽车和微型车上，需装有气压驱动装置系统）、液动型（具有较高的安全性，液压元件加工过程对精密度要求较高，普通厂家很难达到该要求）和电控电型（反应速度慢于气动型和液动型变速器，涉及较为繁杂的调节控制参数，目前大量生产的难度较大）三种控制方式，传动效率及性价比较高的电控机械式自动变速器目前已经在车辆中得到广泛运用，但操作时因易出现换挡中断问题而增加了电控机械自动变速器的控制难度，影响了最终的控制效果。这就对电控机械式自动变速器的控制方法提出了更高的要求，文章通过构建一种有效的控制方法实现对换挡品质的改善，使自动变速器的安全性和稳定性得到显著提高，确保汽车及驾驶人员的安全[1]。

2 汽车自动变速器的结构原理

自动变速器改善了汽车的驾驶性能并减轻了驾驶员的疲劳感。汽车的动力和经济性也得到了改善。自动变速器的重要零件是变矩器，行星齿轮组，离合器和控制机构，外部设备是变速箱壳体，变速箱轴等。自动变速器利用油门踏板的倾斜度和车辆的速度通过自动变速的行星齿轮机构来换挡，可以通过操作油门踏板来控制车速。液力变矩器是一种锁止变矩器，它使用行星齿轮系统并且结构紧凑。离合器是多片式的，制动器是片式的，有两种传递大扭矩的皮带类型。它是压力润滑，双极主减速系统是飞溅润滑，变速箱是完全密封的。直接输入电动机功率，变速箱扭矩和离合器功能。泵轮可通过液体使涡轮旋转，在泵轮和涡轮之间增加导向轮，以通过反作用力获得轮之间的速度差，并且泵和涡轮可实现变速扭矩。

3 汽车自动变速器的具体分类

依据不同变速器的不同工作过程，自动变速器可以分为不同的具体类型。第一类是液力自动变速器（简称AT）。它具有很多普通机械式不具备的性能，如动力稳定，换挡迅速。普通机械式的缺点在于换挡、踩离合器难以协调坡度阶跃。并且汽车自动变速器可以在不同的发动机转速与供油量的条件下，由行车电脑控制实现自动变速。汽车自动变速器令汽车驾驶员在驾驶时的操作量大为减少，驾驶员也可以将更多精力分配到周边路况上，提高行车安全性。第二类是电控机械式自动变速器（简称AMT）。MT和离合器为AMT提供了一套专门负责动力的装置。AMT有三种类型：电动、液压和气动控制。在AMT驾驶的过程中，人的大脑与计算机相互协调配合，感官与传感器之间谐调配合，手脚之间与机械相互配合。第三类是无级自动变速器（简称CVT）。CVT在车辆行驶的过程中，并没有设置挡位的交替变化，相当于无级变速，拥有了更好的性能、燃油经济性。带式CVT具有更高的适用范围，它是由主动带轮，从动带轮的可动椎盘纵向动作来实现无级变速。

4 自动控制中部件模型的构建

离合器在工作时通常为常闭式，通过发动机模型、传动系模型、自动控制动力模型与自动控制离合器模型的建立（根据各部件间的关系）完成自动变速器控制中部模型的构建。①自动变速器控制发动机模型，运行机制较为复杂的发动机的非线性程度较高，发动机工况变化时无需考虑其性能，重点在于自动控制联合方法，发动机经验模型的构建基于与输入口对应的发动机转速和油门节气门开度、输出口对应扭矩。②传动系模型，互相连接的膜片弹簧离合器的传递过程需通过相互摩擦的过程实现。③自动控制动力模型，处于行驶状态的汽车体现了动力模型有驱动的特点[1]。离合器摩擦片表面磨损、变形和发热等问题（会影响生成的动态摩擦系数）主要由摩擦时产生的滑动能引起，忽略动态摩擦系数，可降低离合器过渡时的磨损程度，仅需考虑离合传递受到离合器输出力矩的影响[2]。

机电工程变速器在应用中，相较于传统变速器需要掌握其运作情况、系统组成及工作原理等使用变速器过程中可能产生的问题。在汽车中变速器应用最为广泛，顾以汽车为例，解读机电工程中变速器使用注意事项：①排挡杆位置只有处于P、N时方能启动发动机，打开点火开关状态下，如若想移出此两档位，则需要先踏下制动踏板，按下手柄按钮，方能将排挡杆移入至其他档位。②车辆被牵引时，排挡杆需要处于N位置，牵引车速不能大于50km/h，距离也要在50km范围内，牵引距离如若较长，则可以将驱动车轮先升离地面。③P档可充作手制动辅助制动器，却不能代替手制动器。④自动变速器如若控制单元由于电气故障进入至紧急状态，此时仅有R、1、3、档可以工作，不能认为尚有档位不去修理，需要查明故障，否则会导致自动变速器多片离合器损坏[3]。

5 结语

随着电控机械式自动变速器的快速发展及应用范围的不断扩大，传统的汽车电控机械变速器存在换挡品质较低的问题，自动变速器在起步的自动控制过程中易出现对冲击度和滑磨功率的控制效果不佳的问题，为有效满足汽车电控机械式自动变速器的控制需求，文章设计的自动变速器控制方法基于同步器，针对冲击度（锁止同步阶段）和同步器滑磨功率在换挡力的作用下实现有效的控制过程，有效降低汽车起步时的冲击度及同步器滑磨功率，进一步提高自动变速器控制过程的安全可靠性。