电子换档机构的发展应用研究

陈国鑫

摘要：汽车自动变速箱随着换挡机构电子技术的发展，不断的促进着换挡产品的诞生。电子换挡从手动变速经历自动变速、无极变速，随着智能技术、液压技术、模糊控制等新一代高新科技的引入，向更高级别的自动化换挡发展。本文第一部分介绍了电子换挡机构的发展;第二部分探讨了电子换挡机构的应用。旨在为轿车汽车自动变速技术的实践应用提供一些参考。

关键词：电子换挡机构;自动变速器;应用

引言

纵观汽车的发展历程，自诞生的一百多年时间类，人类关于汽车变速技术的研究从未间断。自动换挡机构从单位固定变速器发展至今，经历了四次较大的技术水平提升，每一次技术的提升都与电子技术的应用与发展有着紧密的关系。从2002年以后，神经网络技术、自适应控制技术、模糊控制技术的应用催生了电控四、五、六速的产品，丰富了汽车换挡产品的内容，提供了更多的档位可变换空能。电子换挡机构的发展为汽车产品动力升级奠定了基础。研究电子换挡机构的发展对促进汽车产品传动系统再升级有着重要的意义。

一、电子换挡机构及其发展

（一）工作原理

电子换挡机构的组成主要包括换挡器、ECU两大主体。换挡器本体应用了传感器技术，具有人机交互功能。利用这一功能，在换挡操纵时对内部控制单元ECU及变速箱通过传输电子信号保持实时通讯，进而控制机械部件执行机械运动。在这个过程中，电子信号的应用赋予了机械部件电子化的特点。电子换挡器的机械结构相对于传统换挡机构，自耦东换挡器内部结构简化，换挡形式更加丰富多样，可提供多种单位的变化。由于依靠电子信号进行通讯传播，直接省去了换挡器和变速器的机械连接，优化了换挡器的布置。

（二）电子换挡机构分类及其特点

目前，市场上电子换挡机构产品类型及较多。多样化的电子换挡机构满足了人们对换挡操作更高的要求。常见的电子换挡机构包括怀档式、拨杆式、按键式、旋钮式几种。相对于传统换挡机构，以上这些电子换挡机构有以下共同特点：（1）换挡手柄内部增加了复杂的机械解锁机构;（2）手柄造型小型化、多样化;（3）变速箱换挡操作更加灵活便捷、简单轻松，同时噪音更小，舒适度更高;（4）换挡器内部结构简化，省去了摇臂、换挡拉线构件，为汽车轻量化的发展做出了一定的贡献。由于不同电子换挡机构设计目标不同，其优势也各部相同。在保留了传统换挡机构的优势以外，每款电子换挡机构都做了结构及功能上的调整和改进，使其有着各自的特点和应用优势。

1.怀档式

怀档式电子换挡机构结构简单小巧，节省了汽车内部空间的占用，提升了换挡效率，安全性和舒适性更高。换挡机构靠近方向盘位置，驾驶人员双手操作方向盘是有利于更加方便快速的完成换挡操作，提升了汽车驾驶的安全系数。怀档式换挡机构应用的代表车型为奔驰S级。

2.拨杆式

拨杆式换挡结构保留了传统换挡机构的位置。它具有判断驾驶人员换挡操作是否对人车造成损伤的功能，能更好的保护人车及纠正驾驶人员不良的用档习惯。拨杆式换挡应用的代表车型为宝马车系。

3.按键式

按键式电子换挡机构外观为平面型，有效的节省了中空内部空间。这种方式的优点是操作简单方便，设计灵活。但前期的使用需要驾驶人员对按键式换挡进行一段周期的使用。对于不适应按键式换挡的驾驶人员，自能通过低头确认，盲操的难度相对较大。按键式电子换挡机构应用的代表车型为林肯MKZ。

4.旋钮式

旋钮式电子换挡机构启动升起、熄火后又自动下降，增加了车内中控台的科技感，提升了汽车档次。旋钮式电子换挡机构的代表性应用车型为路虎揽胜。

（三）电子换挡机构发展历程及其发展趋势

电子换挡机构的发展伴随着变速箱的发展而发展。以国内汽车为例，80年代汽车标配的换挡机构为常常的铁杆，后发展为短小档杆。短小档杆的代表车型为大众牌轿车。90年代，短小档杆随着轿车的普遍化，手动短小档杆进入去大众时代，成为一些豪华汽车的象征。此时，短小档杆也逐步的从手动控制箱自动化转型。自动档杆的发展标志着电子换挡机构的发展。2000年以后，以电子换挡机构为主的自动档杆汽车增多，电子自动档杆也成为了豪华品牌汽车的代表。随着汽车技术的发展，电子换挡机构进入快速的创新与发展时期。2012年，路虎以代表性的旋钮挡获得了富人市场欢迎。后来，旋钮挡逐渐的增多，且换挡机构造型独特，设计越高新颖，并以旋转升降的仪式感而赢得一片市场好评。2014年，林肯进入中国市场，应用了俺就是换挡机构的林肯车型也因此受到了市场新的追捧，为中国市场带来了一种全新的电子换挡机构创新思路。随着汽车技术的发展，自动挡、按钮档、旋转档开始变得大众化，并在大部分普通车系中应用。电子换挡机构的普及化使得电子档已经不再是豪华车系的象征，而是进入了大众化的事业。近些年，随着汽车制造绿色节能理念的发展，以特斯拉触屏换挡为主的新能源电子换挡机构开创了一条新的电子换挡机构发展路径。触屏换挡电子机构则充分融合应用了新一代的高新科技，包括传感技术、智能技术等，极大的提升了电子换挡机构的智能化水平。从汽车手动档杆到自动档杆，从普通的短小杆的电子换挡机构再到按钮式、旋钮式、按钮式、触屏式电子换挡机构，可以看出高新科技在电子换挡机构中的应用对电子换挡机构的发展起到了极大的推动作用。每个时期电子换挡机构的发展必然伴随着消费者对电子档更高的需求，同时也反映了某一时期高新科技的发展与应用。未来，AI智能技术、建模仿真技术、大数据等新一代高新科技的应用将为电子换挡机构的设计注入更多的创新血液，从而推动电子换挡机构造型及其结构优化设计，功能和体验升级。未来电子换挡机构将融入更加快速的电信号来渠道机械传递的方式，并在换挡设计中融合以新一代信息技术为主的控制技术，从而提升电子换挡于其他控制器之间的电信号共享水平，来提升电子换挡控制的精准性和控制效率，确保电子换挡机构在无人驾驶过程中的安全性。

二、电子换挡机构的应用

目前，电子换挡机构已經实现了对汽车自动驾驶系统的关联，融入了多种控制技术，来确保电子换挡的安全性和可控性。以宝马电子换挡技术为例，在车辆下电后换挡机构能够自动跳动到P档锁车模式。该功能的增加有效的确保了汽车在开门状态、停机窗台等情况下，换挡机构自动调制P档而防止刘彻问题的发生，有效的提升了汽车无人驾驶的安全性。此外，部分高端车型中应用了360高清摄像头、雷达及GPS技术，辅助电子换挡机构与传动系统之间的协调性，帮助传动系统能够在自动泊车状态下更加精准的选择合适的档位，确保轿车自动泊车的安全性。劳斯劳斯目前已经实现了电子换挡机构与GPS技术及导航系统的融合，能够通过卫星获取路面信息，辅助传动系统选择自动挡位。

三、结语

综上所述，电子换挡机构的内部结构电子化特征越来越明显，且与新一代高新科技的应用融合更加深入。新一代高新科技的融合应用促进了电子换挡机构设计形式多样化，有效的确保了电信号通讯传播与信息共享的可靠性，为汽车自动泊车提供了技术基础。

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