汽车AMT技术发展及其应用

摘要 作为汽车关键总成之一，变速器技术在汽车诞生的百年历史中在不断地与时俱进。手动变速器由于其传递动力的直接与高效性，加上制作技术的成熟与低成本，现代汽车中装备手动变速器的汽车仍然占有很大比例。但随着人们对汽车舒适性要求越来越高，现代汽车自动变速器装备率越来越高却是一个不争的事实，尤其是当自动变速器也逐渐能够兼顾操控性的时候。在国内车市，自动变速器在乘用车当中越来越普及的同时，技术与种类也是越来越丰富，自动变速器的技术甚至成为厂家产品的竞争利器。本文着重介绍了汽车AMT技术的发展趋势以及国内汽车AMT技术的发展与应用.

关键词 AMT电控；电控液动；TCU；控制单元

中图分类号U46文献标识码A文章编号 1674-6708（2011）45-0163-02

0引言

AMT全称为Automated Mechanical Transmission，中文叫做电脑控制液力换档机械式变速箱。其工作原理是在机械变速箱(手动档)原有基础上进行改造，主要改变手动换档操纵部分。即在总体传动结构不变的情况下通过加装微机控制的自动操纵系统来实现换档的自动化。因此AMT实际上是由一个电脑来控制一个机器人系统来完成操作离合器和选档的两个动作。AMT的核心技术是微机控制，电子技术及质量将直接决定AMT的性能与运行质量。

由于AMT 变速器的生产继承性好，并且近几年包括中、低档车在内的许多新车型普遍采用数据总线（CAN）电路，所以这种AMT变速器的应用范围得到了扩大，各种等级轿车都有使用。

电控电动机械式汽车自动变速器（AMT），是在不改变原车变速箱主体结构的基础上，通过加装微电脑控制的电动装置，取代原来由人工C作完成的离合器的分离、接合及变速器的选挡、换挡动作，实现换挡全过程的自动化。在现有手动挡车上，只要花几千元钱，装上AMT，就可享受驾驶自动变速车的乐趣。AMT能够模拟优秀驾驶员的行车技术，适时地根据车况、路况和驾驶员的主观意愿自动换挡，避免换挡时的手忙脚乱，可明显降低疲劳度，确保行车安全。装有AMT技术的轿车，比人们通常所熟悉的自动变速器（AT）的轿车节油将近13％。

1 AMT的结构与工作原理

目前市场上有3种结构形式的AMT操纵控制系统：电控液动、电控气动和直流电机操纵的全电式。其中电控液动和全电式是两种应用比较多的形式。

AMT的结构相对于其余几种自动变速器来说要简单一些，它是在手动变速箱基础上进行改造，主要改变手动换挡操作部分。即在原有手动变速器的结构上加装微机控制的自动换挡操作机构，来实现换挡的自动化。也就是说AMT的箱体及内部结构和传统手动变速器一样，只是增加了自动机械执行机构和换档程序，只是它没有离合器踏板，只有制动和油门两个踏板。与原来的换档过程不同的是，AMT相当于有一个电脑控制机器人来替代人的操作，驾驶员也可以在手动和全自动两种换档模式中任选。

AMT的关键部件主要由传感器、电脑模块和执行器三部分组成。运作过程概括为以下步骤：1）电脑模块通过读取传感器信号来确定当前车辆的工作状况，如车速信号，油门开度的大小信号等；2）由换档杆的触点得到驾驶员在手动模式下或模块计算自动模式下给出的换档命令；3）模块读取换档命令后进行安全分析从而对命令进行后期处理；4）通过执行器的电液单元控制离合器的开与闭以及变速箱中的不同齿轮的啮合。通过这4 步就完成了一整套换档工作

2 AMT的的优点

在汽车变速箱100多年的历史中，主要经历了从手动到自动的发展过程。目前世界上使用最多的汽车自动变速器为MT手动式变速箱、AT液力自动变速器、AMT电子控制机械式自动变速器、CVT金属带式无级自动变速器4种型式。

AMT优点：1）机械变速器生产制造技术非常成熟，可以充分利用现有机械变速器生产设备等各种资源，生产继承性好，投资少，见效快；2）生产成本远低于上述两种类型变速器，具有明显价格优势，特别适合经济轿车使用；3）传动效率高，油耗低，经济性好；4）结构简单，体积小，重量轻；5）维修容易，维修费用低。

AMT缺点：1）换档性能比液力自动变速器差，也不如CVT，顿挫感，特别是低档顿挫感明显；2）换档过程需要切断动力，对车辆安全性也有一定影响。

3 AMT技术的发展阶段

AMT的发展大致分为2个阶段：单独控制阶段、整体控制阶段。单独控制指AMT的控制对象只包括选换档机构、离合器、油门机构，其控制的策略只是实现起步，换档时的人工操纵的自动化；整体控制不仅实现人工操纵的自动化，而是对整个传动系统进行控制，以提高传动系统的性能和智能。

AMT的单独控制经历了3个阶段：第一阶段是半自动AMT的发展与成熟阶段。第一代是100系列的TCU控制，当时比较简单，用于换挡迅速，主要用于F1上，不会讲究舒适性的感觉，换的快就可以了。

第二阶段是全自动AMT的发展。第二代应用的是十毫秒的任务，计算的主程序的时间。这里第二代开始在2000年的时候，用到了换挡驱动的部分闭环控制，同时那个时代发展受限，是引入动态的同步控制，引入传动系统的让转速降下来，实现同步。

第三阶段是AMT智能化的研究。由于离合器的起步控制和换档操纵规律与外界道路环境情况、人的主观驾驶意图、车辆的运行状态密切相关，一般的控制策略易造成离合器的过快磨损、弯道意外换档等不良现象。故采用模糊控制策略、神经网络控制策略等智能控制方法，以提高AMT传动系统的智能。首先执行任务两毫秒是主程序的执行任务，有10ms，也有100ms的，这样多任务的管理，可以使计算速度增加4倍，那么我们的换挡舒适性，就可以考虑到更优化的闭环控制策略。这个阶段实现了全闭环控制，实现了液压系统的模块系统。同时也有离合器位置的闭环反馈，是开环和闭环相结合的控制的策略。

还有一条非常重要的一点是AMT技术非常重要，就是它可以适应不同的就是生产线下来的不同的变速箱的变化，同时也可以适应整个变速箱寿命期间，它的特性参数的变化。

新一代AMT是和变速箱做一个联合设计，具有一个好处，通过速比的设计与TCU的控制相结合，从而达到换挡的平顺，提高零件的寿命。还有可以考虑到二档的低扭矩起步，二档的扭矩起步，因为速比的设计，那么它的速比可以靠近一档比较多一点，那么我们二档起步也会很舒服，当我们过这种圆形的坡道到另一个方向去的时候，利用第二档起步。还有可以更快更好地换一升二，二升三，这个也是跟速比有很大的关系。

4 国内AMT的发展与应用

我国从20世纪80年代初就开始了AMT技术的研究工作，并取得了一系列成果。在AMT技术理论上的研究与国际水平相当，但在产品化方面，与国外的差距较大。

在AMT技术理论研究取得一系列成果后，目前国内研究主要集中在提高系统可靠性、适应性和降低成本上。北京理工大学正在与国内几家汽车公司和变速器生产厂家合作开发AMT产品，这促进了AMT技术商品化、产业化。经过20余年的探索和发展，我国对AMT技术的研究已经逐步走向成熟，已具备了向商品化、产业化转变的条件。推广AMT系列化产品不仅符合我国国情，而且市场发展潜力巨大。欧洲最大的独立汽车变速器GETRAG公司在我国进行了广泛的市场调查后也认为，我国的重型汽车AMT市场前景广阔。

1）未来10~15年内我国重型汽车技术发展的方向将是全面改善和提高重型汽车的技术性能和使用性能，这为AMT技术的发展提供了足够的空间。

2）对于城市公交客车，在满足驾驶舒适简便和低成本的双重条件下，AMT应是其首选对象。因此，AMT技术应用于城市公交客车的发展前景广阔。

3）目前，国内在重型车辆上开发的AMT产品，其执行机构主要采用液压驱动方案。由于大部分重型专用汽车上都具有不同用途的液压系统，本身带有液压油源，因此现有的AMT技术可以直接在其上应用。对于无液压油源但采用了气压制动的车辆，因有气源，可采用气动方案来驱动执行机构。由于专用汽车是一种具有高附加值、高利润的产品，而加装AMT系统增加的成本相对总成本来说比较小，且由此带来的整车性能及售价的提高，对于专用汽车生产厂家来说，无疑具有较大的吸引力。

4）我们再来看看小排量轿车有何特点和需求。这类车型配备的发动机往往是够用就好，传动效率的高低对动力的影响极大，这也是为何小排量车型（即使是全球范围来看）配备AT变速器极少的重要原因。另外购买小排量轿车的车主，主要处于日常代步使用，对用车费用的敏感度要明显比高价格的大批量车型高很多，AT变速器导致的高油耗，常常会让这类车主望而却步。AMT恰好可以将这些问题全部解决。配备这种变速器的动力性可以与MT版本完全相同。即使是0.8L排量的微型车，AMT照样可以与之很好地搭配。由于不存在液力变矩器对能量的损耗，配备AMT变速器的理论油耗可以与MT完全相同。“理论上”的意思是单从结构来看。事实上如果驾驶MT变速器的驾驶员技术不熟练，不能很好地掌握换挡时机的话，驾驶AMT的车型比驾驶MT的车型还会更省油。

AMT在全球得到广泛应用，国内更是重要的发展趋势。与国外相比，AMT变速器在国内市场的应用要更有意义和价值。传统的AT变速器虽然很成熟很普及，但结构极为复杂，这本身也很可能成为其未来走向灭亡的原因之一。以国内目前的技术状况，再行研发这种国外厂商拥有绝对技术优势，同时有极为复杂、成本高的低效变速器，实在是意义不大。从产业趋势来看，似乎也在印证这种说法，一些厂商都将AMT（包括双离合的版本）作为未来的发展方向了。在这样的大背景下，自主厂商研发AT变速器不仅面临技术淘汰的风险，而且在配套成本、可靠性控制等各方面都会遇到很大的问题。这对于消费者选择自主AT版本的轿车，同样蕴含着巨大隐患。

 参考文献

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