自动变速器电子式换挡器功能研究

自动变速器电子式换挡器功能研究

朱梓军

宁波永信汽车部件制造有限公司    浙江省宁波市315600

摘要：自动变速器是一种现代汽车的核心部件之一，它能够自动地根据车辆的速度和负载条件来选择合适的挡位从而实现高效、平稳的换挡操作，在传统的机械式变速器中驾驶员需通过踩离合器和操作换挡杆来完成换挡操作，这需要一定的驾驶技巧和协调性，但随着科技的进步和电子技术的发展，电子式换挡器作为自动变速器的一种重要形式，已经越来越普遍地应用于现代汽车中。本文将对电子式换挡器的功能进行研究，用以更好地了解其在自动变速器系统中的作用和优势，为汽车制造商和驾驶员提供更好的选车和驾驶建议。

关键词：自动变速器；电子式换挡器；功能研究

换挡器作为变速器的基本配置，是驾驶员对变速器执行挡位选择不可缺少的接口，传统换挡器在变速器上都是机械式的，通过拉索直接和变速器的执行机构相连以达到手动换挡的目的，即使是自动变速器的换挡器也是根据自动挡汽车的动力传输系统要求设计的，将发动机动力通过液力传输到驱动轮，通过不同齿轮组合实现变速、变扭矩和变驱动模式（前进、倒车和停车），随着电子技术的不断发展，自动变速器凭借其舒适和便利的优势，逐渐取代了手动变速器，成为汽车行业的主流。

一、自动变速器电子式换挡器的特点与优势

（一）自动变速器电子式换挡器的精确性

自动变速器电子式换挡器的精确性是其核心优势之一，这种精确性不仅体现在换挡逻辑的精准控制上，更体现在对车辆行驶状态的实时感知和响应上，通过先进的传感器技术电子式换挡器能够实时获取车辆的速度、加速度、油门开度、刹车力度等多项参数并根据这些参数的变化，快速而准确地判断最佳的换挡时机，这种判断不仅基于当前的车辆状态，还结合了驾驶员的驾驶意图和车辆的行驶环境从而实现了个性化的换挡策略[1]。

（二）电子式换挡器的高效性

相较于传统的机械式换挡器，电子式换挡器通过先进的传感器技术和控制算法，能够实时感知驾驶员的意图和车辆的运行状态从而迅速作出换挡决策，这种高效的换挡逻辑不仅减少了换挡时间还提高了换挡的准确性，使车辆在不同路况和驾驶模式下都能保持最佳的动力输出和燃油经济性。

二、电子式换挡器的核心技术

（一）传感器技术

传感器技术在自动变速器电子式换挡器中的应用是实现换挡器精确控制的关键，传感器能够实时监测车辆运行状态包括车速、发动机转速、油门踏板位置等关键参数，为换挡器提供准确的数据支持，例如车速传感器能够实时感知车辆行驶速度为换挡器提供换挡时机和换挡逻辑的依据，发动机转速传感器则能够监测发动机转速确保换挡器在合适的转速范围内进行换挡以提高燃油经济性和驾驶舒适性。

（二）控制算法

在自动变速器中控制算法负责根据车辆状态、驾驶员意图以及外部环境等因素，精确控制换挡器的动作以实现最佳的驾驶性能和燃油经济性，现代控制算法通常采用先进的数学模型和算法如模糊控制、神经网络、遗传算法等以提高换挡的准确性和响应速度。以模糊控制算法为例，它可以根据车辆速度、加速度、油门开度等多个输入参数，通过模糊推理和决策输出相应的换挡指令，这种算法能够处理换挡过程中的不确定性和非线性问题，提高换挡的平稳性和舒适性，模糊控制算法还具有较强的鲁棒性，能够应对各种复杂多变的驾驶环境[2]。

（三）通信技术

随着汽车智能化和网联化的发展，通信技术成为了连接车辆内部各个系统以及车辆与外部环境的桥梁，在电子式换挡器的应用中通信技术不仅确保了换挡器与发动机、变速器等关键部件之间的实时信息交互，还实现了换挡器与车载网络、云端服务器等外部系统的无缝连接。以CAN总线技术为例，它是一种广泛应用于汽车内部通信的协议，在电子式换挡器的通信系统中CAN总线技术能够实现换挡器与发动机控制单元、变速器控制单元等关键部件之间的实时数据传输和指令执行，通过CAN总线换挡器可以准确获取发动机转速、车速、油门开度等关键信息，从而根据这些信息精确控制换挡逻辑，提高换挡的平顺性和燃油经济性。

三、电子式换挡器的功能实现

（一）电子式换挡器的换挡逻辑控制

电子式换挡器的换挡逻辑控制不仅依赖于车辆的速度和加速度，还考虑驾驶员的意图、道路条件以及车辆的其他系统状态，换挡逻辑控制的核心在于其算法设计，这些算法基于大量的驾驶数据和车辆性能参数，通过复杂的计算和分析，确定最佳的换挡时机，例如在加速过程中换挡逻辑控制会分析驾驶员的油门踏板踩踏力度和速度以及车辆的当前速度和加速度，从而决定何时从低挡位切换到高挡位以实现更平滑的加速和更高的燃油效率[3]。

（二）电子式换挡器的故障诊断与处理

在实际应用中电子式换挡器可能会遇到多种故障如传感器故障、控制算法错误或通信故障等，为了有效应对这些故障现代汽车系统采用了先进的故障诊断技术。以传感器故障为例，当传感器出现故障时电子式换挡器可能无法准确获取车辆状态信息从而导致换挡逻辑混乱，此时故障诊断系统会通过内置算法，对传感器数据进行实时监测和比对，一旦发现异常数据便会立即触发故障报警并将故障信息传输至车载诊断系统，为维修人员提供准确的故障定位。

除了传感器故障，控制算法错误也是电子式换挡器常见的故障之一，控制算法是电子式换挡器的核心，它负责根据车辆状态信息计算出最佳的换挡时机和换挡逻辑，如果控制算法出现错误可能会导致换挡不顺畅或换挡时机不当，从而影响驾驶体验和车辆性能，针对这一问题故障诊断系统会通过实时监测换挡逻辑的合理性和换挡时机的准确性，及时发现并处理控制算法错误[4]。

（三）制动系统的协调控制

制动系统的协调控制确保了换挡过程与制动操作的顺畅配合从而提高了驾驶的安全性和舒适性，在实际应用中制动系统的协调控制需要考虑多种因素，如车速、加速度、驾驶员意图等，制动系统的协调控制还体现在日常驾驶的平稳性和舒适性上，在平缓的制动过程中电子式换挡器能够预测驾驶员的制动需求，提前调整挡位，使制动过程更加平稳减少乘客的不适感，这种预见性的控制策略不仅提高了驾驶的舒适性，还有助于延长车辆的使用寿命。

结论：

随着自动变速器技术的飞速发展，汽车配备自动变速器正迅猛发展，大量搭载自动变速器已成为不可阻挡的趋势。

参考文献：

[1]陈明鑫.电动汽车机械自动变速器挂挡分析与控制[J].陕西理工大学学报(自然科学版),2023,39(06):39-49.

[2]高瑞娟,刘亮亮,胡建功.电子诊断技术在汽车自动变速器维修中的应用[J].电子产品世界,2023,30(07):37-40+45.

[3]石永金.自动变速器电子换挡系统挡位位置自学习控制算法设计[J].汽车工程学报,2022,12(06):742-748.

[4]孙炜.自动变速器电子式换挡器功能研究[J].汽车工艺师,2016,(09):67-68.