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摘要:随着当今社会科学技术的进步和发展,汽车领域对变速器的要求也越来越高。如今,自动变速器是大多数爱车人士的首选。比如主要应用在商用车的AMT自动变速器。虽然商用车市场较小,但其高端的定位对舒适性、性价比和可靠性的要求非常高,受到了大多数人的喜爱。特别是在AMT变速器市场,技术门槛极高,AMT变速器是金字塔的顶端和变速器市场的领导者。就现状而言,国外技术相对成熟可靠,国内AMT技术尚有差距,有待进一步发展。中国目前的发展重点是发展以纯电动汽车、插电式混合动力汽车、燃料电池汽车为主的新能源汽车产业。
关键词:AMT自动变速器;商用车;新能源产业;应用
1.我国自动变速器的需求分析
1.1高品质变速器
随着我国社会经济的不断发展和相关技术的不断创新,高质量变速器在我国汽车制造业逐渐成为一种刚性需求,汽车工业对变速器的要求也越来越高,很多用户在购车时越来越注重车辆的换挡性能。
高质量的变速器可以不断提高车辆的驾驶效率,提高NVH性能和乘坐舒适性。搭载AMT自动变速器的汽车,兼顾经济性和驾驶性,在车辆的驾驶体验、性能和燃油经济性等方面得到创新。
1.2新能源变速器成为新热门
对于当今社会来说,实施新能源汽车是必然趋势,是保护环境的主要途径;对于起步性能非常好的电动车来说,在车辆起步时总能轻松取胜,但在中后段加速性却没有什么出彩的地方;由于新能源变速器可兼顾起步和中后段加速性的特性,因此新能源汽车匹配更合适的自动变速器自然成为摆在我们面前的重要课题,如目前我国正在使用发展的AMT自动变速器便是有效的解决方案之一。
未来新能源汽车发展的核心是低碳、高效、低成本,下一步电动汽车的发展需要更多的多档自动变速器,以提高电动汽车的经济性和舒适性。其中性价比也是所有购车者首先考虑的因素之一,对于电动汽车来说,最合理的性价比便是二档变速器,起步时采用大速比一档保证起步扭矩,中后段采用小速比二挡降低发动机转速并保证中后段扭矩。
1.3集成化与轻量化开发
针对自动变速器的需求,轻量化也是未来AMT自动变速器的主要发展趋势之一。轻量化开发需从材料选取、设计、制造、检测等领域选择更关键、更高效的技术,不断实现其轻量化发展;如在现有汽车变速器的基础上,相关人员可以将变速器壳体材料由传统的铸铁件改为新型铝合金件,在保证变速器自身可靠性的前提下,不断实现变速器的轻量化设计,从而保证铝壳变速器的重量比传统变速器轻约15%-20%。
2.商用车新能源产业中AMT自动变速器的应用
2.1插电式混合动力系统
在我国新能源商用车的发展中,插电式混合动力系统商用车是一个重要的组成部分。这种商用车同时具备传统燃气商用车和电动商用车的优点。他们可以选择充电、加油或加油两种能源补充方式。这类商用车在满足商用车全工况运行的基础上,即能够保证自身的行驶里程,又能在非充电模式下有效降低尾气排放。AMT自动变速器是商用车插电式混合动力系统的重要核心部件,其主要是在传统商用车手动变速器的基础上增加一套电控换挡系统,配合电机系统和发动机系统的运行,来实现商用车的自动换挡、动力传动和有效的能量转换。AMT自动变速器直接影响新能源商用车的动力性能、安全性、经济性和舒适性。
2.2插电式混合动力系统技术路线
插电式混合动力商用车可分为串联、并联和混合三种类型。
串联混合动力系统中有两种不同的电机;一个驱动电机主要用于直接驱动车轮;另一个电机有两个功能,当新能源商用车需要极高的性能时,可以作为电机直接驱动车轮,此时,整车的动力就是发动机和两台电机的总功率,当功率过剩时,可用作发电机为新能源商用车的电池充电。
并联混合动力系统具有变速器进行换挡,可以使车辆更加舒适省油,但整体成本相对较高,车辆重量也会相对较重;主要是在传统燃油汽车的基础上,并联增加了电池、电机和电子控制装置。发动机和电机一起驱动车轮,当车轮被驱动时,作为电机运行,但当车轮不被驱动时,作为发电机运行。总的来说,并联系统在成本、可靠性和动力性能上都比较先进,适合于更复杂的路况,因此被普遍认为是我国最适合的混合动力系统新能源商用车类型。
2.3技术难点
智能换档是AMT自动变速器控制的重要组成部分。主要根据新能源商用车的发动机转速、车辆载荷和车辆行驶状态来选择档位。档位选择的主要依据是发动机转速,其主要目标是保证发动机转速在合理的转速范围内运转,以充分使用发动机的高效区间,节省燃油。在换档判断中,换档点的选择和目标发动机转速应作为换挡输入条件。换档点的选择将直接影响AMT自动变速器换档性能,较低的换挡点会使AMT自动变速器的换挡频率增加,其固有的动力中断缺陷影响车辆舒适性,如果换挡点较高,AMT自动变速器的换挡频率降低不利于节油。目标车速的设定主要取决于新能源商用车的发动机功率和经济曲线,要想获得更好的燃油经济性,需要在保证动力性的前提下设定合理的目标转速,使换挡前后使发动机能够在始终保持在低油耗转速范围内运转。如果我们要达到更高的功率目标,我们需要确保发动机在设定换挡目标转速时不超过转速限制,并确保换挡后发动机在最大扭矩转速范围内运转。
2.4 AMT换档过程中换挡控制策略
AMT自动变速器在换挡时,同步器需进行现档位摘挡和目标档位挂挡操作,同时离合器完成分离和结合操作,由于车辆是在行驶过程中,车速及扭矩存在实时的波动,如直接强制换挡,同步器和离合器间均存在很大的扭矩差和速度差,如不进行精准控制便会产生同步器换挡冲击和离合器结合冲击,严重影响同步器和离合器使用寿命,且整车舒适性大大降低;故在换挡时需对同步器和离合器两侧扭矩和速差进行调节,调节策略如下:
当车辆达到设定的换挡点及车速时,AMT自动变速器向发动机控制模块发出换挡指令,发动机响应指令进行扭矩和转速控制来保证换挡顺利进行:
(1)发动机收到指令后先进行降扭矩,同步器从现有档位摘挡(降扭矩可降低结合齿锁紧力,保证顺利摘挡);
(2)发动机进行档位速差调节及扭矩补偿,使现档位和目标档位间速差在要求范围内(一般为50转速差,减小同步器间的换挡冲击),调节同时离合器分离(降低换挡冲击和换挡惯性力矩);
(3)同步器挂到目标档位,同时同步器执行由分离、滑磨直至结合动作;
结束语:
汽车制造业及相关产业技术的发展对我国经济发展和人民生活具有重要意义。随着我国新社会发展理念的不断形成,新能源商用车的发展受到广泛重视。在商用车新能源产业中,AMT自动变速器是其重要组成部分。如果能应用在新能源商用车上,则无需配置相应的涡流或液力缓速器,在路况良好的情况下,可以实现纯电动驾驶,达到零排放的目的。在制动和下坡等功率需求低时,还可以利用能量回收来进一步降低汽油消耗量,从而减少车辆尾气排放。这可以保证未来汽车制造业具有较高的环境效益和社会效益,从而带动汽车制造业的经济效益,使新能源商用车具有更广阔的市场前景。
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