自动变速器电子式换挡器功能研究

摘 要：近年来自动化技术得到了更多人的关注，发展速度不断加快，在许多行业中都取得了良好的应用效果。汽车行业也正是在这个基础上，开发了用于车辆运行的自动变速器系统。在传统的手动变速器的改造发展过程中，采用电子控制系统实现变速器的自动开发，不仅提高了燃油的利用率，还方便了驾驶员控制车辆在驾驶过程中所处于的档位。

关键词：自动变速器;电子式换挡器;换挡器功能

一、 电子换挡器的发展背景

汽车在早期普遍采用的是手动变速器，通过内部的机械变化配合，以达到换挡的目的。随着社会发展，手动变速器的一些问题逐渐显露出来。为了减少手动变速器带来的不便，汽车市场逐渐采用了自动化变速器。传统的自动变速箱换挡器通过拉锁来实现P/R/N/D的档位切换，同样存在系统力行程力值匹配等问题带来的换挡手感差等缺陷。作为电子换挡系统中的操作单元及控制单元，承担着满足操作者舒适性，美观性，控制精准性等重任，自动变速箱电子换挡系统应运而生。

二、 电子换挡器的分类和主要特点

电子换挡器能够将换挡这个信号通过CNA传递给变速箱端执行换挡的机构。电子换挡器的成本较高，所以暂时应用于一些较为高端的车型，还无法普遍应用。它其实是一种利用CAN通信线路向传输控制器传输所需参数的装置，无须机械传动机构控制，只需通过通信线路和传输控制器互联。因此车内的电子式换挡器通常会配备显示器，来显示驾驶员能够选择的所有档位以及这辆车在驾驶过程中所处在的档位。

三、 电子换挡器的主要功能

电子式换挡器的主要功能有：①响应驾驶者对换挡器的换挡请求，通过ISOCAN网络发送给变速箱执行机构;②接受TCU档位信号，并结合自身档位信息点亮当前档位指示灯。

电子式换挡器根据各项输入（包括转速、车速、驾驶员档位请求、变速箱实际档位、TCU电磁铁加锁请求、刹车、方向盘处换挡拨片M+/-请求等）进行逻辑判断，完成以下动作：控制旋钮的升降、发出档位请求CAN报文、控制电磁铁吸合，完成P/N位置锁止和解锁、控制指示灯及背光灯（当前档位及用户请求档位不匹配时，控制LED闪烁）、驱动执行机构进入/退出P档。此外，需要注意换挡系统进入休眠前，电子式换挡器常电下仍需工作，用于控制旋钮的升降以及执行机构进入/退出P档。

电子式换挡器通过采集两个线性霍尔传感器信号及接收方向盘处的换挡拨片信号，来判断旋钮的位置信息，以此获取驾驶员的档位请求，并发送档位请求CAN报文。

电子式换挡器可以通过方向盘上的拨片控制进入M模式，当且仅当电子式换挡器处于D/S档时，驾驶者才可以通过方向盘处“+”/“-”，进入M模式（手动模式），除D/S档外其他档位拨动“+”/“-”无效，电子换挡器不响应也不发送。

电子式换挡器根据自身目标位置信号和变速箱当前实际档位报文，控制档位指示灯（指示灯区分昼夜模式），若换挡器目标位置信号与变速箱当前实际档位报文相匹配时，且变速箱端的执行机构位置匹配（适用于外置式执行机构），则点亮换挡器目标档位指示灯，若换挡器目标位置信号与变速箱当前实际档位报文不匹配时，或执行机构位置不匹配，则闪烁旋钮目标档位指示灯，闪烁周期可设定。电子换挡器設有背光灯模块儿，背光电源高电平输入时，点亮换挡器背光灯，背光电源高电平输入时，换挡器认为进入黑夜模式，此时通过PWM调整指示灯亮度，背光电源低电平输入时，换挡器认为进入白天模式，此时通过PWM调整指示灯亮度，黑夜模式下的指示灯亮度<白天模式下的指示灯亮度，利用换挡拨片，使换挡器处于M模式时，点亮旋钮所在位置的指示灯（D/S指示灯）。

电子换挡器可根据需要设计档位锁，电子换挡器根据TCU发出的电磁铁加/解锁报文，控制电磁铁对换挡器进行加/解锁，当换挡器处于规定档位且车速，制动信号等条件满足要求时，控制电磁阀对当前档位进行加锁。

目前市面上使用较多电子换挡器为拨杆式电子换挡器，拨杆式电子换挡器由换挡机构及电子手球两部分组成，换挡机构与电子手球之间采用LIN通讯，档位指示功能可以根据整车设计要求设置在电子手球上或者面板上。拨杆式电子换挡器一般设有D模式及M模式2个稳态位置，在D稳态位置前后推动换挡杆，进行R/N/D档位切换，拨杆式电子换挡器在电子手球上设置了解锁按钮，当操作者需要挂出P档或者挂进R档时，需按压手球Unlock按键换挡器会将驾驶者的按压操作通过CAN信号反馈到总线上，TCU或者执行机构同时接收到目标档位信号及Unlock按钮信号时方可进行出P或者进R档的切换。手球上设置有P按钮当驾驶者按压手球Park按键时，换挡器会将驾驶者的按压操作通过CAN信号反馈到总线上，具体是否能挂进Park档，由变速箱根据当前的车速，转速等信号判断。为了避免在非D档时，将换档杆拨动至M模式稳态。换挡器根据从总线获取的TCU实际档位信号，利用电磁铁实现锁止功能。当实际档位为非D时，通电电磁铁实现锁止。部分拨杆式换挡器设有M模式自复位功能，即驾驶者在手动模式时驻车成功或者基于整车安全策略挂入了P档，可是换档杆仍停留在M模式换档槽，换挡器根据从总线获取的TCU实际档位信号利用电机结构推动换档杆自动回位到D模式换档槽。

四、 结语

技术的进步推动了产业的发展。汽车变速器的自动化是时代的发展潮流，因此众多制造商均都加大了对自动化的研究，以此来满足大家对车的需求。除此之外，电子换挡器也跟随着自动化变速器的改变而不断加以改变，最终形成了安全而又方便的电子式换挡器。

参考文献：

[1]蒲生，余阿东.浅谈汽车机械式变速器的优化设计[J].科技经济导刊，2017（1）：73.

作者简介：

王秋力，南京奥联汽车电子电器股份有限公司。