自動變速器電子式換擋器功能研究

摘 要：近年來自動化技術得到了更多人的關注，發展速度不斷加快，在許多行業中都取得了良好的應用效果。汽車行業也正是在這個基礎上，開發了用于車輛運行的自動變速器系統。在傳統的手動變速器的改造發展過程中，采用電子控制系統實現變速器的自動開發，不僅提高了燃油的利用率，還方便了駕駛員控制車輛在駕駛過程中所處于的檔位。

關鍵詞：自動變速器;電子式換擋器;換擋器功能

一、 電子換擋器的發展背景

汽車在早期普遍采用的是手動變速器，通過內部的機械變化配合，以達到換擋的目的。隨著社會發展，手動變速器的一些問題逐漸顯露出來。為了減少手動變速器帶來的不便，汽車市場逐漸采用了自動化變速器。傳統的自動變速箱換擋器通過拉鎖來實現P/R/N/D的檔位切換，同樣存在系統力行程力值匹配等問題帶來的換擋手感差等缺陷。作為電子換擋系統中的操作單元及控制單元，承擔著滿足操作者舒適性，美觀性，控制精準性等重任，自動變速箱電子換擋系統應運而生。

二、 電子換擋器的分類和主要特點

電子換擋器能夠將換擋這個信號通過CNA傳遞給變速箱端執行換擋的機構。電子換擋器的成本較高，所以暫時應用于一些較為高端的車型，還無法普遍應用。它其實是一種利用CAN通信線路向傳輸控制器傳輸所需參數的裝置，無須機械傳動機構控制，只需通過通信線路和傳輸控制器互聯。因此車內的電子式換擋器通常會配備顯示器，來顯示駕駛員能夠選擇的所有檔位以及這輛車在駕駛過程中所處在的檔位。

三、 電子換擋器的主要功能

電子式換擋器的主要功能有：①響應駕駛者對換擋器的換擋請求，通過ISOCAN網絡發送給變速箱執行機構;②接受TCU檔位信號，并結合自身檔位信息點亮當前檔位指示燈。

電子式換擋器根據各項輸入（包括轉速、車速、駕駛員檔位請求、變速箱實際檔位、TCU電磁鐵加鎖請求、剎車、方向盤處換擋撥片M+/-請求等）進行邏輯判斷，完成以下動作：控制旋鈕的升降、發出檔位請求CAN報文、控制電磁鐵吸合，完成P/N位置鎖止和解鎖、控制指示燈及背光燈（當前檔位及用戶請求檔位不匹配時，控制LED閃爍）、驅動執行機構進入/退出P檔。此外，需要注意換擋系統進入休眠前，電子式換擋器常電下仍需工作，用于控制旋鈕的升降以及執行機構進入/退出P檔。

電子式換擋器通過采集兩個線性霍爾傳感器信號及接收方向盤處的換擋撥片信號，來判斷旋鈕的位置信息，以此獲取駕駛員的檔位請求，并發送檔位請求CAN報文。

電子式換擋器可以通過方向盤上的撥片控制進入M模式，當且僅當電子式換擋器處于D/S檔時，駕駛者才可以通過方向盤處“+”/“-”，進入M模式（手動模式），除D/S檔外其他檔位撥動“+”/“-”無效，電子換擋器不響應也不發送。

電子式換擋器根據自身目標位置信號和變速箱當前實際檔位報文，控制檔位指示燈（指示燈區分晝夜模式），若換擋器目標位置信號與變速箱當前實際檔位報文相匹配時，且變速箱端的執行機構位置匹配（適用于外置式執行機構），則點亮換擋器目標檔位指示燈，若換擋器目標位置信號與變速箱當前實際檔位報文不匹配時，或執行機構位置不匹配，則閃爍旋鈕目標檔位指示燈，閃爍周期可設定。電子換擋器設有背光燈模塊兒，背光電源高電平輸入時，點亮換擋器背光燈，背光電源高電平輸入時，換擋器認為進入黑夜模式，此時通過PWM調整指示燈亮度，背光電源低電平輸入時，換擋器認為進入白天模式，此時通過PWM調整指示燈亮度，黑夜模式下的指示燈亮度<白天模式下的指示燈亮度，利用換擋撥片，使換擋器處于M模式時，點亮旋鈕所在位置的指示燈（D/S指示燈）。

電子換擋器可根據需要設計檔位鎖，電子換擋器根據TCU發出的電磁鐵加/解鎖報文，控制電磁鐵對換擋器進行加/解鎖，當換擋器處于規定檔位且車速，制動信號等條件滿足要求時，控制電磁閥對當前檔位進行加鎖。

目前市面上使用較多電子換擋器為撥桿式電子換擋器，撥桿式電子換擋器由換擋機構及電子手球兩部分組成，換擋機構與電子手球之間采用LIN通訊，檔位指示功能可以根據整車設計要求設置在電子手球上或者面板上。撥桿式電子換擋器一般設有D模式及M模式2個穩態位置，在D穩態位置前后推動換擋桿，進行R/N/D檔位切換，撥桿式電子換擋器在電子手球上設置了解鎖按鈕，當操作者需要掛出P檔或者掛進R檔時，需按壓手球Unlock按鍵換擋器會將駕駛者的按壓操作通過CAN信號反饋到總線上，TCU或者執行機構同時接收到目標檔位信號及Unlock按鈕信號時方可進行出P或者進R檔的切換。手球上設置有P按鈕當駕駛者按壓手球Park按鍵時，換擋器會將駕駛者的按壓操作通過CAN信號反饋到總線上，具體是否能掛進Park檔，由變速箱根據當前的車速，轉速等信號判斷。為了避免在非D檔時，將換檔桿撥動至M模式穩態。換擋器根據從總線獲取的TCU實際檔位信號，利用電磁鐵實現鎖止功能。當實際檔位為非D時，通電電磁鐵實現鎖止。部分撥桿式換擋器設有M模式自復位功能，即駕駛者在手動模式時駐車成功或者基于整車安全策略掛入了P檔，可是換檔桿仍停留在M模式換檔槽，換擋器根據從總線獲取的TCU實際檔位信號利用電機結構推動換檔桿自動回位到D模式換檔槽。

四、 結語

技術的進步推動了產業的發展。汽車變速器的自動化是時代的發展潮流，因此眾多制造商均都加大了對自動化的研究，以此來滿足大家對車的需求。除此之外，電子換擋器也跟隨著自動化變速器的改變而不斷加以改變，最終形成了安全而又方便的電子式換擋器。

參考文獻：

[1]蒲生，余阿東.淺談汽車機械式變速器的優化設計[J].科技經濟導刊，2017（1）：73.

作者簡介：

王秋力，南京奧聯汽車電子電器股份有限公司。