電子換檔機構的發(fā)展應用研究

陳國鑫

摘要：汽車自動變速箱隨著換擋機構電子技術的發(fā)展，不斷的促進著換擋產品的誕生。電子換擋從手動變速經歷自動變速、無極變速，隨著智能技術、液壓技術、模糊控制等新一代高新科技的引入，向更高級別的自動化換擋發(fā)展。本文第一部分介紹了電子換擋機構的發(fā)展;第二部分探討了電子換擋機構的應用。旨在為轎車汽車自動變速技術的實踐應用提供一些參考。

關鍵詞：電子換擋機構;自動變速器;應用

引言

縱觀汽車的發(fā)展歷程，自誕生的一百多年時間類，人類關于汽車變速技術的研究從未間斷。自動換擋機構從單位固定變速器發(fā)展至今，經歷了四次較大的技術水平提升，每一次技術的提升都與電子技術的應用與發(fā)展有著緊密的關系。從2002年以后，神經網絡技術、自適應控制技術、模糊控制技術的應用催生了電控四、五、六速的產品，豐富了汽車換擋產品的內容，提供了更多的檔位可變換空能。電子換擋機構的發(fā)展為汽車產品動力升級奠定了基礎。研究電子換擋機構的發(fā)展對促進汽車產品傳動系統(tǒng)再升級有著重要的意義。

一、電子換擋機構及其發(fā)展

（一）工作原理

電子換擋機構的組成主要包括換擋器、ECU兩大主體。換擋器本體應用了傳感器技術，具有人機交互功能。利用這一功能，在換擋操縱時對內部控制單元ECU及變速箱通過傳輸電子信號保持實時通訊，進而控制機械部件執(zhí)行機械運動。在這個過程中，電子信號的應用賦予了機械部件電子化的特點。電子換擋器的機械結構相對于傳統(tǒng)換擋機構，自耦東換擋器內部結構簡化，換擋形式更加豐富多樣，可提供多種單位的變化。由于依靠電子信號進行通訊傳播，直接省去了換擋器和變速器的機械連接，優(yōu)化了換擋器的布置。

（二）電子換擋機構分類及其特點

目前，市場上電子換擋機構產品類型及較多。多樣化的電子換擋機構滿足了人們對換擋操作更高的要求。常見的電子換擋機構包括懷檔式、撥桿式、按鍵式、旋鈕式幾種。相對于傳統(tǒng)換擋機構，以上這些電子換擋機構有以下共同特點：（1）換擋手柄內部增加了復雜的機械解鎖機構;（2）手柄造型小型化、多樣化;（3）變速箱換擋操作更加靈活便捷、簡單輕松，同時噪音更小，舒適度更高;（4）換擋器內部結構簡化，省去了搖臂、換擋拉線構件，為汽車輕量化的發(fā)展做出了一定的貢獻。由于不同電子換擋機構設計目標不同，其優(yōu)勢也各部相同。在保留了傳統(tǒng)換擋機構的優(yōu)勢以外，每款電子換擋機構都做了結構及功能上的調整和改進，使其有著各自的特點和應用優(yōu)勢。

1.懷檔式

懷檔式電子換擋機構結構簡單小巧，節(jié)省了汽車內部空間的占用，提升了換擋效率，安全性和舒適性更高。換擋機構靠近方向盤位置，駕駛人員雙手操作方向盤是有利于更加方便快速的完成換擋操作，提升了汽車駕駛的安全系數。懷檔式換擋機構應用的代表車型為奔馳S級。

2.撥桿式

撥桿式換擋結構保留了傳統(tǒng)換擋機構的位置。它具有判斷駕駛人員換擋操作是否對人車造成損傷的功能，能更好的保護人車及糾正駕駛人員不良的用檔習慣。撥桿式換擋應用的代表車型為寶馬車系。

3.按鍵式

按鍵式電子換擋機構外觀為平面型，有效的節(jié)省了中空內部空間。這種方式的優(yōu)點是操作簡單方便，設計靈活。但前期的使用需要駕駛人員對按鍵式換擋進行一段周期的使用。對于不適應按鍵式換擋的駕駛人員，自能通過低頭確認，盲操的難度相對較大。按鍵式電子換擋機構應用的代表車型為林肯MKZ。

4.旋鈕式

旋鈕式電子換擋機構啟動升起、熄火后又自動下降，增加了車內中控臺的科技感，提升了汽車檔次。旋鈕式電子換擋機構的代表性應用車型為路虎攬勝。

（三）電子換擋機構發(fā)展歷程及其發(fā)展趨勢

電子換擋機構的發(fā)展伴隨著變速箱的發(fā)展而發(fā)展。以國內汽車為例，80年代汽車標配的換擋機構為常常的鐵桿，后發(fā)展為短小檔桿。短小檔桿的代表車型為大眾牌轎車。90年代，短小檔桿隨著轎車的普遍化，手動短小檔桿進入去大眾時代，成為一些豪華汽車的象征。此時，短小檔桿也逐步的從手動控制箱自動化轉型。自動檔桿的發(fā)展標志著電子換擋機構的發(fā)展。2000年以后，以電子換擋機構為主的自動檔桿汽車增多，電子自動檔桿也成為了豪華品牌汽車的代表。隨著汽車技術的發(fā)展，電子換擋機構進入快速的創(chuàng)新與發(fā)展時期。2012年，路虎以代表性的旋鈕擋獲得了富人市場歡迎。后來，旋鈕擋逐漸的增多，且換擋機構造型獨特，設計越高新穎，并以旋轉升降的儀式感而贏得一片市場好評。2014年，林肯進入中國市場，應用了俺就是換擋機構的林肯車型也因此受到了市場新的追捧，為中國市場帶來了一種全新的電子換擋機構創(chuàng)新思路。隨著汽車技術的發(fā)展，自動擋、按鈕檔、旋轉檔開始變得大眾化，并在大部分普通車系中應用。電子換擋機構的普及化使得電子檔已經不再是豪華車系的象征，而是進入了大眾化的事業(yè)。近些年，隨著汽車制造綠色節(jié)能理念的發(fā)展，以特斯拉觸屏換擋為主的新能源電子換擋機構開創(chuàng)了一條新的電子換擋機構發(fā)展路徑。觸屏換擋電子機構則充分融合應用了新一代的高新科技，包括傳感技術、智能技術等，極大的提升了電子換擋機構的智能化水平。從汽車手動檔桿到自動檔桿，從普通的短小桿的電子換擋機構再到按鈕式、旋鈕式、按鈕式、觸屏式電子換擋機構，可以看出高新科技在電子換擋機構中的應用對電子換擋機構的發(fā)展起到了極大的推動作用。每個時期電子換擋機構的發(fā)展必然伴隨著消費者對電子檔更高的需求，同時也反映了某一時期高新科技的發(fā)展與應用。未來，AI智能技術、建模仿真技術、大數據等新一代高新科技的應用將為電子換擋機構的設計注入更多的創(chuàng)新血液，從而推動電子換擋機構造型及其結構優(yōu)化設計，功能和體驗升級。未來電子換擋機構將融入更加快速的電信號來渠道機械傳遞的方式，并在換擋設計中融合以新一代信息技術為主的控制技術，從而提升電子換擋于其他控制器之間的電信號共享水平，來提升電子換擋控制的精準性和控制效率，確保電子換擋機構在無人駕駛過程中的安全性。

二、電子換擋機構的應用

目前，電子換擋機構已經實現了對汽車自動駕駛系統(tǒng)的關聯，融入了多種控制技術，來確保電子換擋的安全性和可控性。以寶馬電子換擋技術為例，在車輛下電后換擋機構能夠自動跳動到P檔鎖車模式。該功能的增加有效的確保了汽車在開門狀態(tài)、停機窗臺等情況下，換擋機構自動調制P檔而防止劉徹問題的發(fā)生，有效的提升了汽車無人駕駛的安全性。此外，部分高端車型中應用了360高清攝像頭、雷達及GPS技術，輔助電子換擋機構與傳動系統(tǒng)之間的協調性，幫助傳動系統(tǒng)能夠在自動泊車狀態(tài)下更加精準的選擇合適的檔位，確保轎車自動泊車的安全性。勞斯勞斯目前已經實現了電子換擋機構與GPS技術及導航系統(tǒng)的融合，能夠通過衛(wèi)星獲取路面信息，輔助傳動系統(tǒng)選擇自動擋位。

三、結語

綜上所述，電子換擋機構的內部結構電子化特征越來越明顯，且與新一代高新科技的應用融合更加深入。新一代高新科技的融合應用促進了電子換擋機構設計形式多樣化，有效的確保了電信號通訊傳播與信息共享的可靠性，為汽車自動泊車提供了技術基礎。

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