乘用车变速箱技术发展趋势 附汽车自动变速器现状及发展趋势分析.docx

乘用车变速箱技术发展趋势第一部分中国乘用车市场变速箱配置现状，第二部分国内乘用车自动变速箱 开发现状，第三部分探讨一下乘用车变速箱发展方向。1、中国乘用车市场变速箱配置现状1.1 中国乘用车市场乘用车的配置现状：国内自动变速箱和手动变速箱的比例为60.7%和39.3%。自动变速箱中，AT 变速箱约占34%,其中6AT占25%,其次是CVTl 1.6%, DCTlI.5%。MT中5MT 占主要地位,33.12%, 6MT6.23%左右,我记得2013年时MT以48%首次低于 自动变速箱，这个趋势还在延续。1.2 分排量的变速箱类型占比：发动机的排量越高配备MT变速箱的比例越 低，MT变速箱主要匹配在LO-1.6发动机上，其次为1.5T-1.6T发动机。Ar变速 箱占据自动以上汽乘用车为例，2.0T发动机不考虑手动变速箱，在1.5T发动机 的比例在10%左右，05-1.6发动机的比例约30%O1.3 不同派系的变速箱占比对比：自主品牌MT占比较高的比例，日系以 CVT为主，美系、韩系、法系以AT为主，德系是DCT较多，但仍少于MT。1.4自主品牌：由于自主车型大多价格较低，主打性价比，所以仍以手动变 速箱为主，占比超过71%。而自动变速箱多搭载于自主SUV车型，但由于缺乏 成熟的核心供应商，多为外部采购，且供应商选择较为分散，所以类型也较多。 其中AT变速箱占比最高，达到14%。小结：1，自动变速箱占据主要市场份额，约占全部变速箱市场的60.7%,其中AT 变速箱，约占34%。2,自主品牌由于自主车型大多价格较低，主打性价比，仍以手动变速箱为 主。日系以CVT为主，美系、韩系、法系则AT车型为主，德系车型DCT较多， 但仍少于ATo3,国内自主4AT/6AT的变速箱技术，经过多年的研发，逐步被市场接受， 开始批量进入市场。同时随着2020年爱信与国内多家主机合资工厂6AT产品的 投产。6速将成为AT的主流产品。4,国内自主的CVT变速箱，在成本压力的驱动下，近年得到快速发展。上 汽乘用车，上汽五菱，万里扬开发的CVT新产品，2018年开始逐步进入市场。5,随着国内自主AT/CVT技术的成熟，以及爱信本地化生产6AT产品的投 产，手动变速箱的市场份额降进一步减少。2、国内乘用车自动变速箱开发现状2.1 Ar自动变速箱2009年，吉利全资收购澳大利亚DSl自动变速器公司，产品陆续搭载在博 越，博瑞等车型。2014年将DSl的61%股权出售给了双林集团。2014年4月，华泰汽车6FA38 AT变速器搭载整车上市。2014年8月，山东盛瑞8AT搭载江铃陆风X5 8AT上市。2017年6月，东安汽发(DAE)6AT,产品正式下线。2017年9月，万里扬 6AT,样机试制2019年6月，蓝黛传动6AT下线2019年，轩孚变速箱6AT20/28即将投产。2.2 CVT无级变速箱2008年，邦奇动力在南京开始生产CVT。2009年，江麓容大CVT RDC-15小批量投产。2012年，奇瑞CVTl90批量投产，搭载车型上市。2014年，江麓容大RDC-16投产。2015年12月，万里扬收购奇瑞CVT业务。2018年8月，万里扬CVT25搭载吉利，奇瑞车型投产。2018年9月，上汽柳东VTF25变速箱投产。2018年10月，上汽乘用车CVTI80投产。2019年6月，万里扬CVTI8搭载吉利，奇瑞车型投产。2.3 DCT双离合器变速箱2011年9月比亚迪汽车，干式双离合变速器6DT25在深圳投产下线。2013年5月，上汽乘用车，湿式双离合变速箱搭载荣威550上市。2014年5月，比亚迪汽车，湿式双离合变速器6DT35,投产上市。2014年10月，江淮汽车，6WDCT双离合变速器投产下线。2015年10月，上汽乘用车，7DCT干式双离合变速箱搭载MGGT上市。2016年08月，长安汽车，DCTl70的5速双离合变速箱上市。2016年底，红旗一汽轿车，H7搭载7DCT350R双离合变速箱上市。2017年4月，长城汽车，7速DCT双离合变速箱投产。2017年05月，一汽轿车，新建双离合项目DCT220自主变速器。2017年7月，吉利汽车，7DCT变速箱上市。2017年08月，长安汽车，DCT270 7速湿式双离合自动变速器上市。2017年11月，上汽通用五菱，宝骏730就新增柳州上汽DCT360变速器。2018年的4月，海马汽车，湿式双离合器上市。2019年初，广汽传祺，7速湿式DCT变速器。2020年，上汽乘用车全新一代湿式中扭矩双离合变速箱将上市。小结：D未来自主品牌主机厂依然以开发DCT变速箱为主，CVT和AT为辅。2）目前AT变速箱主要采购第三方产品为主，主要来源：日本爱信，韩国 摩比斯，国内独立变速箱公司等。2020年后，爱信与国内多家主机合资工厂6AT 产品的投产。第三部分乘用车变速箱发展方向3.1 全球法规趋势及变速箱技术发展趋势新华社石家庄12月19日电19日13时，石家庄市内“世纪公园”，2016 年监测点PM2.5和PMlO实时监测数据达到1015、1132,双双“破千二2018年10月26日，北京大风刮出“高颜值”天气，天安门广场碧天如洗，美 景如画。全球雾霾比较严重，排放方面国家法规要求越来越严，从法规来看这个不详 细讲了，前面很多老师都已经说过，全球排放法规趋同，我国2015年到2020 年，排放要求从167gkm降低到* 120gkm,百公里油耗从6.9L降到5L。节能 减排的需求，直接推动变速箱技术的发展。3.2 手动变速箱的发展：MT的优势：成本低、简单可靠、技术、国内产业链成熟。劣势： 舒适性、操作复杂。刚刚讲了手动变速箱已经跌到40%了，不过它的特点是成本低，简单可靠， 技术产业链成熟，还会有一段长的生命周期。对MT来说，技术发展还是有必要 的。尤其是对驾驶乐趣方面，现在是对驾驶性能包括操控噪声等等提出了更高的 要求。应用匹配原则：P低成本入门级车型P运动车型，追求驾驶乐趣P 5/6速应用原则P两轴/两轴半/三轴PAO级车以5MT为主，A级车5MT6MT,A+以6MT为主MT尽管处于下降趋势，但还会存在相当长的时间，因此MT案例分享：轻量化、效率提升集成式换挡系统紧凑型同步器开发低油量小型差速器壳体轻量化润滑系统优化轴承系统优化热管理MT小型化也是一个趋势，我们有一款变速箱原来是130Nm,在同样的体积 下已经升到了 145Nm,还要升到到150Nm。换挡系统要不断的优化，趋势是要 搞集成式的轻量化的系统，第二个是油量的控制，这里面有很多方法，包括有一 种储油系统根据转速的变化调节油量，还有采用主动润滑的方式进一步减少搅油 损失的研究，还有一种是小型化的差速器、有壳体的轻量化等。另外同步器性方面的研究还是热点。以换挡行程为例，最早9.5mm,逐步减 低到8.7、8.5,现在目标是8.2,新型的同步器的研究一直没有停止过，一方面 就是减小行程会提高换挡的舒适性，同时也有效的降低轴向尺寸，有利于轻量化 的要求。在NVH方面，带有CPA离合器的研究正在开展，优点：相比于双质量飞轮, 重量轻、成本较低；隔振性能介于双质量飞轮和普通从动盘减振器之间，可在 正常行驶转速区间内消除共振，改善变速箱NVHo通过整车传动系统调试和评 估，认为在小排量三缸发动机上可采用离心摆锤减振器，取代双质量飞轮降低成 本和重量。MT扩展 E-ClutchMT有一些市场抱怨，一是起步难控制，容易熄火，二是离合器踏板的操纵 容易使人疲劳。现在新学驾驶的人员，很多学的就是AT,因为MT的学习难度 大很多。E-Clutch的配备会大大改善这一状况。从目前匹配的情况来看，E-Clutch 技术进步非常的迅速，换挡已经不需要松油门，舒适性也有大的提高，这将延缓 MT的生命力。新增零件变速箱挡位传感器换挡意图传感器油压传感器静液式离合器控制执行器离合器控制器可实现功能自动控制离合器结合、释放自动起步/爬行发动机熄火保护离合器保护紧急制动脱开离合器支持滑行启停整车收益释放左脚，操作简单，驾驶舒适有助于降低整车油耗手动也可以搞混动欧洲某款手动变速箱电气化技术路线1,增加一个电控离合器，这可提高舒适性并在可通过离合器适时断开，实现 发动机脱离，减低油耗。2,借助并联到输出轴的电机，增加轻度混合动力功能。P3体系结构的优势在 于，即使电控离合器将发动机分离，电机仍能提供牵引力。这可简化自动驻车、 电动停-走等电动操纵功能。3,增加一个自动换挡模块，将混合动力手动变速器扩展成混合动力手自动变 速器。这种解决方案在换挡期间可通过电机实现部分扭矩填补，从而极大改善日 常行驶情况下的换挡舒适性。3.3 双离合器变速箱双离合器的特点效率高，直接换挡响应快，可以借用MT的技术资源，劣势 就是舒适性，极端工况耐热性问题。配备的原则是中高端车型追求高驾驶性和低 油耗的车型。DCT变速箱的效率损失研究表明：油泵的损失、轴承的损失、齿 轮搅油的损失占比例较大。技术路线分析方面的研究。1、离合器是干式还是湿式？2、离合器执行器、换挡执行器是电动还是液压？3、对于液压系统，是高压的CSC系统还是中低压油缸系统？4、是机械泵？是纯电动泵还是混合泵？5、另外换挡液压系统是高压还是低压的？SAIC将于明年推出的七速湿式DCT280,采用了高压CSC和双电子泵，换 挡系统采用高压蓄能器，另外采用了三腔结构，齿轮传动部分采用手动变速箱油， 换挡操纵和离合器CSC操纵用液压油，离合器冷却单独配油，合理的配置大大 降低了能耗。根据测试结果，综合传动效率和干式的相比只是相差1.5%左右， 兼顾了耐热性和效率。3.4 无级变速箱结构特点：钢带带轮系统，连续无极变速优势：节油，整车油耗达到MT水平平顺成本较AT、DCT有优势应用匹配原则：小扭矩、偏重油耗匹配三缸机时，扭矩容量设计余量需比四缸机更多匹配自然吸气发动机节油效果较涡轮增加发动机更好应用匹配原则：P小扭矩、偏重油耗P匹配三缸机时，扭矩容量设计余量需比四缸机更多P匹配自然吸气发动机节油效果较涡轮增加发动机更好无级变速箱特点是连续无级变速，可以使发动机一直处于较优的工况，匹配 自然吸气的发动机，整车油耗可以达到MT水平，并且换挡平顺，成本较AT、 DCT有优势。SAlC去年10月投产了一款CVT, TSU。核心参数：扭矩是180, 中心距156,速比范围6.2,重量是68.5公斤，投入市场以后表现还是不错的。 目前已经搭载了两款车型累计装车已超过十万台。3.5 变速箱电气化趋势从目前的形势看，再过5年纯粹的只有内燃机没有任何电气化的车型基本会 消失。DCT混动技术路线基于现有的DCT产品，各家主机厂发布了 P2为主的混动方案厂家系 统长安汽 车逸动 PHEV 1.0T+P2+7DCT 干式P2混动DCT400H(HF640)变速器A样机广汽动P2+7WDCT (广汽P2系统将搭载自主研发的L5TM/2.0TM米勒循力一汽轿 车环发动机，并首先开发HEV版本)红旗 H7 2.0L(l 50kW)+P2(45kW)+7DCT长城汽:P2+7WDCT车江淮汽 车1.5T+P2 20KW+6DCT (瑞风 S7 2017 年车展)海马汽71.2T+P2+7DCT车比亚迪2.0T (320N.m) ÷P2.5 (110KW, 250N.m) ÷6HWDT45 (唐)1.5T (240N.m) +P3 (110kW, 200N m) +6DDCT(秦)吉利汽 车1.5T+P2.5+7WDCTSAGW P2.5+6WDCT大众主推P2系统，长安、广汽、一汽、长城等国内厂家也纷纷跟进，我们 也基于现有的DCT产品进行了研究，目前最主要的问题是PaCkage问题。我们 自己研究P2三离合器模块，做的预案已经比大众的三离合器方案短可以装三缸 机，但是离四缸机装上去好像还有20多毫米的差距，目前在做进一步的工作， 包括同步器是否可以缩短轴向长度等。爱信以往只做双电机，最近也在推单电机 的P2 8AT,到底是P2好还是双电机好？他们的观点是这样的，从性能来看差不 多，从成本来看，双电机是两套电机随着扭矩的上升上的比较快，P2因为变速 箱价格的比重比较大，而变速箱对扭矩的成本不敏感，爱信认为是在发动机 300Nm的时候是一个临界点，超过此扭矩P2系统比较经济。趋势总结，首先是一个多挡化，手动是高扭矩6挡，高效化未来8速是趋势， 爱信来讲6速他们准备要淘汰了，还有低泄露的液压控制模块，明年投产的变速 箱是有三个枪，执行器是用高压系统的，润滑是单独的，另外一个是主体箱是类 似于一个MT,这样讲起来复杂一点，但是充分地利用了每一种油的优势。另外是电器混动化，刚刚讲的DCT都在做研究，DCT考虑P2,三离合模块, P3混动已经在做了，手动也混动。另外是电子泵的技术，因为就以换挡来讲上 汽的决策就是未来电子换挡占主要的优势，CVT到明年都要变成电子换挡。另 外是智能化，动力控制的- 体化，怠速起停自动泊车还有微滑摩控制、坡道辅助。3.6 发展趋势分析总结1,多档化AT目前主流是6挡，8挡是趋势。DCT目前七速是主流，更高的档位在研究中2,昌效化MT配备E Clutch,档位传感器EOP的广泛应用液压系统压力提高3,电气混动化P2, P3等系统滑动模块化4,智能化电子换挡的广泛应用微滑磨控制EOP智能供油动力控制一体化汽车自动变速器现状及发展趋势分析摘要：自动变速器是汽车动力系统的重要部件，是发动装置动力传输主要媒 介，可以将发动机的动力传输的给汽车运行上，随着发动机的不断优化和发展， 变速器也正在不断优化发展。笔者针对当前汽车自动变速器的发展现状，分析未 来发展趋势，为自动变速器的进一步发展提出有益的思考。关键词：汽车;自动变速器;现状;发展趋势随着汽车技术的不断发展，与汽车相关的配件也在不断发展，作为汽车重要 部件的变速器也不断发生着变化，以汽车自动变速器为例，对其基本结构、工作 原理以及存在的优缺点进行分析，并结合当前汽车发展实际深入研究其重要作 用，为汽车的安全性和可持续发展性提供更大的保障。一、汽车自动变速器的现状首先，汽车无级变速器的现状。当前汽车所使用的自动变速器以无级变速器 为主，这与传统齿轮自动变速器不同，辗级变速主要使用带轮进行变速，包含固 定组件和移动组件，主要原理是V型槽构造和金属带有效吻合，其在可移动部 分实现转动的过程中，能够有效调节驱动轮和从动轮传动带的接触半径，进行传 动比的有效转化。无级变速器与传统变速器相比，无级变速操作更简单，空间占 有量更小。早期的无级变速器采取钢带和主从动轮实现变速，钢带负责传送，材 质为钢材，对于扭矩力承担有一定的局限，稳定性也得不到保障，一般会配备在 小功率车型上。上世纪60年代无级变速器技术得到飞速发展，其功率大大提高，耗能大大 下降，且克服了易打滑等问题，传送钢带也采用其他材料代替，降低了使用成本。 同时，在长期使用过程中不会产生热量，使其使用车型更加广泛。其次，电动控制机械自动变速器。这种变速器最早是由日本设计并使用的， 大概产生于上世纪80年代。虽然机械构造，但结构简单，生产容易，成本也比 较低，关键是其工作效率高，尤其是手动变速上传输效率更高。同时，这种变速 器安装比较方便，在手动变速操作中，中等变速更为方便。在20世纪80年代,我国对电控机械自动变速开展科研攻关,很多高等院校、 企业进行研究，投入大量资金和人力，大大改进了其工艺和安全性。比如北京理 工大学研发的3档电动控制机械自动变速器应用于新能源汽车，其加速时间降低 了近四分之一，而耗电量降低了十分之一。有的企业研发了动力恢复补偿技术，在2档电动控制机械自动变速器的改造 上提升了汽车运行的平稳性。再次，双离合变速器。我国非常重视此类变速器的研发和使用，并增加研发 力度和资金投入，创新了相关技术，促进其在世界范围内的传播。双离合变速器 提高了发动机动力的传输效率，提升了汽车的动力驱动能力，被广大汽车企业高 度重视。在汽车运行当中，双离合变速器的采取增强了换档量级，优化了换档品 质，提高了传送效率。双离合变速器和传统自动变速器相比，性能更加优化。法 国在这方面的研究取得成就最大，但由于当时技术的限制，并没有实现产业化。 双离合变速器具有多种优势，发展前景广阔。当前使用的双离合变速器主要有干式和湿式两种。2013年，德国对双离合 变速器进行升级，开发了 2档变速，大大提升了续航里程，也对湿式双离合变速 器进行了改造，并采取更为先进的喷式润滑系统，增强了工作效率。最后，液力自动变速器。该变速器主要由变矩器、齿轮变速和液压操作以及 控制组成，采用接触式离合器链接变速器和传动轴，并以此来实现档位变换。液 力自动变速器主要使用液压耦合器，实现动力的传输，并借助齿轮来调整档位。 经过长期的应用研究和完善，该变速器目前比较成熟，加之其操作简单，使用较 为舒适，动力性能更加优化，被广泛使用在汽车当中。不过液力自动变速器结构 非常复杂，效率相对前三种也较低，成本也较高，目前处于逐渐淘汰的地位。二、汽车自动变速器的未来发展第一，朝着更高品质换档方向发展。当前汽车换档更追求换档性能和舒适， 汽车自动变速器的发展是在确保其安全性和控制性的前提下，追求舒适感的。自 动变速器在工作中，要有效控制离合使用。另外，人们对换挡部件性能进行有效 改善，或者提升相关影响因素的稳定性，能够有效提升换挡品质。控制系统参数 和温度的自适应性充分体现了自适应能力，目前汽车实现实时和参数辨识的自适 应控制，能够有效提升换挡品质。换挡品质受到外界不可控相关调节的影响，如 自然环境的温度存在一定变化的情况下，会造成液压油的黏度产生一定的转变， 在一定程度上降低了自动变速器的换挡品质。第二，实现智能化换挡。自动变速器追求其全智能化发展，能够自主的结合 驾驶人员的思想，根据驾驶环境，实现智能换挡，实现更高品质的性能，取得良 好的自适应、自学习、容错处理等效果。人们为了改善自动变速器的智能化特点, 逐渐研究新型的控制技术，采用统计的措施结合统计分布设计行驶环境识别系 统，在系统中应用神经网络和模糊控制技术。汽车在任何不同行驶环境中，能够 采用模糊规则体现出驾驶员的经验。第三，实现自动变速器多档化。类似齿轮和轴承的摩擦、传动机构对能源需 求等对变速器内部功效产生影响的情况下，变速器的外部功效不满于其传输范 围。因此，人们提升变速器工作的功效，合理选择电动汽车需要的档位数，对变 速器的内部和外部功效进行有效的平衡。现阶段，液力自动变速器在发展的过程 中，5挡和6挡变速器将会逐渐取代挡变速器，适当增加变速器档位，能够有 效地扩大速比范围，同时能够对速比进行科学合理的分配。第四，电子控制一-体化发展。电子控制自动变速器逐渐进行更加良好的发展 和完善，实现综合控制、微机控制。现阶段，汽车电子技术逐渐将每个独立的汽 车电子控制单元有效的合成一体。电子控制参数能够对自动变速器的工作环境和 行驶环境等信号进行全面准确反映，更加全面的展现了其实际工作状况，同时在 微机中储存多种不同的换挡规律，进而汽车驾驶者能够采用相关的换挡规律达到 更加优质的换挡控制。参考文献：1浅谈自动变速箱油温度控制系统技术发展及趋势研究UL武磊.数码世 界.2020 (05)2汽车自动变速器测试机的研究与应用J.吴飞.汽车实用技术.2019 (11)引液力自动变速器的发展现状和趋势研究J赵阳春，朱新明，周明，郑谋. 汽车实用技术.2019 (02)