运输车辆AMT控制解决方案

运输车辆为什么选用AMT

随着我国经济的日益发展，货物的流通日益增加，市场对于转运交通工具的需求也日益增加，近年来中国的运输车辆呈现爆发式增长。变速器是重型运输车辆的核心总成之一，在新能源与智能化的时代背景下，运输车辆的自动变速技术需求旺盛。不同于乘用车，运输车辆由于其工况复杂、挡位众多，无论是燃油、混动还是纯电动都需要变速器，其中电控机械式自动变速器（AMT）由于其结构简单、可靠性高、易于维修，已经成为运输车辆市场主流方案。欧洲和北美经过多年的积累， AMT市场占有率较高，处于成熟稳定阶段；我国当前AMT市场处于起步阶段，预计即将进入快速上升期。

为什么是气动控制

AMT控制系统可分为电控液动、直流电机驱动与电控气动三种类型。电控液动需要额外增加单独的液压系统，且清洁度要求较高，泄漏和污染较难控制；直流电机驱动需要增加电机，且选挡和换挡动作比较迟缓，控制效果和可靠性较差；而电控气动方案利用车带气源，无需增加单独动力单元，以空气作为工作介质非常环保，主流运输车辆AMT厂家均采用了电控气动方案。

AMT换挡要控制啥

AMT是基于MT添加电控系统，其机械传动结构与MT相同，变速箱动力输入端只有一个离合器，为实现一次换挡过程需要控制离合器脱开；动力中断后控制选换挡拨叉位置以改变不同的齿轮和轴的动力传递路线进而实现新挡位的传动比和转速；有些AMT取消了同步器，引进了制动器，可同步齿轮与传动轴结合前的转速；当选换挡结束后，再控制离合器逐渐结合，完成一次换挡过程。

离合器控制与2位2通高速开关阀

如图1所示为AMT典型推式离合器的结合和脱开过程，离合器气缸在不充气时处于结合传递转速和扭矩状态。当向离合器执行气缸中充满气体时，离合器摩擦片克服弹簧力脱开；同样的，当离合器气缸中的气体被排出，摩擦片受弹簧力作用又紧紧地压缩在一起、传递扭矩与转速；当控制离合器气缸活塞维持在某个中间位置时，就可以使摩擦片处于滑摩状态、传递与离合器活塞位置成比例的扭矩。

图1 AMT推式离合器接合与分离

离合器的控制直接决定了换挡品质，是AMT控制的关键技术。但由于气体的可压缩性，如何精确的控制气缸活塞位置也成为AMT控制的难点。如图2所示，离合器控制主流方法是采用4个2位2通高速开关阀实现差动控制，2个阀（IN1和IN2）控制气缸进气，2个阀（OUT1和OUT2）控制气缸排气，同侧控制进气或排气的2个阀又分为大流量和小流量两种规格。同侧的两个阀同时工作，可以让气缸快速地进气或排气；进气与排气各单阀工作，可以精确控制气缸活塞维持在目标位置上。

图2 离合器控制气路图（Ps为气源端，Pc为离合器气缸端，EXH为排气）

选换挡控制与2位3通高速开关阀

AMT选换挡需要控制拨叉的左右运动，由于挡位众多，往往需要控制3~4个气缸。如AMT的换挡系统，总共要控制3个气缸拨叉（2/3挡和1/R挡拨叉由同一个气缸控制）。图3所示选换挡气缸为双作用缸，活塞有两个工作位置，活塞两端容腔分别由一个2位3通高速开关阀控制。当控制气缸活塞向右运动时，左侧电磁阀通电将主气路气体充至缸内，右侧电磁阀断电将气缸气体排出，2个2位3通阀配合实现气缸运动。

图3 选换挡气路图

联合电子气动阀系列产品

电控气动方式采用气动阀作为核心控制元件，气动阀的动态与稳态特性决定了整个伺服系统的动作性能。联电现已开发了气动阀平台产品（如图4），以覆盖AMT控制需求。

产品种类：

离合器控制用2位2通高速开关阀分2种，大流量通径和小流量通径，可满足绝大部分客户的离合器控制需求，也可根据客户端离合器尺寸和控制要求定制不同通径气动阀。

主气路调压和制动器进气可选用中流量通径的2位2通高速开关阀，也可根据客户流量和压力需求定制。

选换挡气缸用2位3通高速开关阀2种，可分别控制大气缸和小气缸，通径由客户气缸尺寸和控制需求决定。

制动器排气一般选用2位2通常开阀，常开保证断电时的系统安全，客户可根据自己变速箱需求选用。

产品性能与优势：

高速开关阀的开启时间<5ms，能够快速响应控制器的换挡指令、低延迟，提高了换挡精度和换挡品质

循环耐久次数高达4亿次，完全能够胜任车用长时间、长里程、大负载的工作需求

持续通电占比（Engagement Duty）高达30%，良好的耐热与散热能力使控制系统更加可靠耐用

外形尺寸结构小巧，能够适配不同客户变速箱内的空间，布置紧凑

温度使用范围-40°C~140°C，充分满足了车用从严寒到酷热的使用需求

联合电子拥有专业的本地开发团队，能够及时响应客户的定制化需求、解决客户的应用问题；源于德国BOSCH的开发流程和质量管理体系也为产品的可靠性保驾护航；多年深耕于国内车辆市场以及每年累计过亿的批产经验更是为生产与供货奠定了坚实的基础。联合电子愿与客户一道有力地推进并带动车用AMT的技术更新与发展，共同迎接运输车辆AMT的春天。

原文标题：气动高速开关阀系列——运输车辆AMT控制解决方案

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审核编辑：汤梓红