運(yùn)輸車輛AMT控制解決方案

運(yùn)輸車輛為什么選用AMT

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的日益發(fā)展，貨物的流通日益增加，市場(chǎng)對(duì)于轉(zhuǎn)運(yùn)交通工具的需求也日益增加，近年來(lái)中國(guó)的運(yùn)輸車輛呈現(xiàn)爆發(fā)式增長(zhǎng)。變速器是重型運(yùn)輸車輛的核心總成之一，在新能源與智能化的時(shí)代背景下，運(yùn)輸車輛的自動(dòng)變速技術(shù)需求旺盛。不同于乘用車，運(yùn)輸車輛由于其工況復(fù)雜、擋位眾多，無(wú)論是燃油、混動(dòng)還是純電動(dòng)都需要變速器，其中電控機(jī)械式自動(dòng)變速器（AMT）由于其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、易于維修，已經(jīng)成為運(yùn)輸車輛市場(chǎng)主流方案。歐洲和北美經(jīng)過多年的積累， AMT市場(chǎng)占有率較高，處于成熟穩(wěn)定階段；我國(guó)當(dāng)前AMT市場(chǎng)處于起步階段，預(yù)計(jì)即將進(jìn)入快速上升期。

為什么是氣動(dòng)控制

AMT控制系統(tǒng)可分為電控液動(dòng)、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)與電控氣動(dòng)三種類型。電控液動(dòng)需要額外增加單獨(dú)的液壓系統(tǒng)，且清潔度要求較高，泄漏和污染較難控制；直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)需要增加電機(jī)，且選擋和換擋動(dòng)作比較遲緩，控制效果和可靠性較差；而電控氣動(dòng)方案利用車帶氣源，無(wú)需增加單獨(dú)動(dòng)力單元，以空氣作為工作介質(zhì)非常環(huán)保，主流運(yùn)輸車輛AMT廠家均采用了電控氣動(dòng)方案。

AMT換擋要控制啥

AMT是基于MT添加電控系統(tǒng)，其機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu)與MT相同，變速箱動(dòng)力輸入端只有一個(gè)離合器，為實(shí)現(xiàn)一次換擋過程需要控制離合器脫開；動(dòng)力中斷后控制選換擋撥叉位置以改變不同的齒輪和軸的動(dòng)力傳遞路線進(jìn)而實(shí)現(xiàn)新?lián)跷坏膫鲃?dòng)比和轉(zhuǎn)速；有些AMT取消了同步器，引進(jìn)了制動(dòng)器，可同步齒輪與傳動(dòng)軸結(jié)合前的轉(zhuǎn)速；當(dāng)選換擋結(jié)束后，再控制離合器逐漸結(jié)合，完成一次換擋過程。

離合器控制與2位2通高速開關(guān)閥

如圖1所示為AMT典型推式離合器的結(jié)合和脫開過程，離合器氣缸在不充氣時(shí)處于結(jié)合傳遞轉(zhuǎn)速和扭矩狀態(tài)。當(dāng)向離合器執(zhí)行氣缸中充滿氣體時(shí)，離合器摩擦片克服彈簧力脫開；同樣的，當(dāng)離合器氣缸中的氣體被排出，摩擦片受彈簧力作用又緊緊地壓縮在一起、傳遞扭矩與轉(zhuǎn)速；當(dāng)控制離合器氣缸活塞維持在某個(gè)中間位置時(shí)，就可以使摩擦片處于滑摩狀態(tài)、傳遞與離合器活塞位置成比例的扭矩。

圖1 AMT推式離合器接合與分離

離合器的控制直接決定了換擋品質(zhì)，是AMT控制的關(guān)鍵技術(shù)。但由于氣體的可壓縮性，如何精確的控制氣缸活塞位置也成為AMT控制的難點(diǎn)。如圖2所示，離合器控制主流方法是采用4個(gè)2位2通高速開關(guān)閥實(shí)現(xiàn)差動(dòng)控制，2個(gè)閥（IN1和IN2）控制氣缸進(jìn)氣，2個(gè)閥（OUT1和OUT2）控制氣缸排氣，同側(cè)控制進(jìn)氣或排氣的2個(gè)閥又分為大流量和小流量?jī)煞N規(guī)格。同側(cè)的兩個(gè)閥同時(shí)工作，可以讓氣缸快速地進(jìn)氣或排氣；進(jìn)氣與排氣各單閥工作，可以精確控制氣缸活塞維持在目標(biāo)位置上。

圖2 離合器控制氣路圖（Ps為氣源端，Pc為離合器氣缸端，EXH為排氣）

選換擋控制與2位3通高速開關(guān)閥

AMT選換擋需要控制撥叉的左右運(yùn)動(dòng)，由于擋位眾多，往往需要控制3~4個(gè)氣缸。如AMT的換擋系統(tǒng)，總共要控制3個(gè)氣缸撥叉（2/3擋和1/R擋撥叉由同一個(gè)氣缸控制）。圖3所示選換擋氣缸為雙作用缸，活塞有兩個(gè)工作位置，活塞兩端容腔分別由一個(gè)2位3通高速開關(guān)閥控制。當(dāng)控制氣缸活塞向右運(yùn)動(dòng)時(shí)，左側(cè)電磁閥通電將主氣路氣體充至缸內(nèi)，右側(cè)電磁閥斷電將氣缸氣體排出，2個(gè)2位3通閥配合實(shí)現(xiàn)氣缸運(yùn)動(dòng)。

圖3 選換擋氣路圖

聯(lián)合電子氣動(dòng)閥系列產(chǎn)品

電控氣動(dòng)方式采用氣動(dòng)閥作為核心控制元件，氣動(dòng)閥的動(dòng)態(tài)與穩(wěn)態(tài)特性決定了整個(gè)伺服系統(tǒng)的動(dòng)作性能。聯(lián)電現(xiàn)已開發(fā)了氣動(dòng)閥平臺(tái)產(chǎn)品（如圖4），以覆蓋AMT控制需求。

產(chǎn)品種類：

離合器控制用2位2通高速開關(guān)閥分2種，大流量通徑和小流量通徑，可滿足絕大部分客戶的離合器控制需求，也可根據(jù)客戶端離合器尺寸和控制要求定制不同通徑氣動(dòng)閥。

主氣路調(diào)壓和制動(dòng)器進(jìn)氣可選用中流量通徑的2位2通高速開關(guān)閥，也可根據(jù)客戶流量和壓力需求定制。

選換擋氣缸用2位3通高速開關(guān)閥2種，可分別控制大氣缸和小氣缸，通徑由客戶氣缸尺寸和控制需求決定。

制動(dòng)器排氣一般選用2位2通常開閥，常開保證斷電時(shí)的系統(tǒng)安全，客戶可根據(jù)自己變速箱需求選用。

產(chǎn)品性能與優(yōu)勢(shì)：

高速開關(guān)閥的開啟時(shí)間<5ms，能夠快速響應(yīng)控制器的換擋指令、低延遲，提高了換擋精度和換擋品質(zhì)

循環(huán)耐久次數(shù)高達(dá)4億次，完全能夠勝任車用長(zhǎng)時(shí)間、長(zhǎng)里程、大負(fù)載的工作需求

持續(xù)通電占比（Engagement Duty）高達(dá)30%，良好的耐熱與散熱能力使控制系統(tǒng)更加可靠耐用

外形尺寸結(jié)構(gòu)小巧，能夠適配不同客戶變速箱內(nèi)的空間，布置緊湊

溫度使用范圍-40°C~140°C，充分滿足了車用從嚴(yán)寒到酷熱的使用需求

聯(lián)合電子擁有專業(yè)的本地開發(fā)團(tuán)隊(duì)，能夠及時(shí)響應(yīng)客戶的定制化需求、解決客戶的應(yīng)用問題；源于德國(guó)BOSCH的開發(fā)流程和質(zhì)量管理體系也為產(chǎn)品的可靠性保駕護(hù)航；多年深耕于國(guó)內(nèi)車輛市場(chǎng)以及每年累計(jì)過億的批產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)更是為生產(chǎn)與供貨奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。聯(lián)合電子愿與客戶一道有力地推進(jìn)并帶動(dòng)車用AMT的技術(shù)更新與發(fā)展，共同迎接運(yùn)輸車輛AMT的春天。

原文標(biāo)題：氣動(dòng)高速開關(guān)閥系列——運(yùn)輸車輛AMT控制解決方案

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審核編輯：湯梓紅