摘要：双离合器自动变速器是目前汽车产业中的一种新型变速器。本文介绍了这种变速器的工作原理，建立了换档过程的简化模型，找出了自动变速器换挡的关键控制点及控制方法。为保证换档过程中车辆行驶稳定，就必须对变速器进行有效的控制，以匹配换挡后的输入轴转速。研究表明，双离合器自动变速器应用前景广阔。
    0 引言
    随着汽车工业技术的不断发展，人们对乘用车的要求越来越高，实现汽车自动变速、提高机动性、改善舒适度、节约能源一直是车辆变速和传动系统的发展焦点。AMT在传动效率和生产成本等方面优于AT和CVT，因此受到了汽车界的重视，但AMT也有很大的缺点：车辆在换挡过程中，导致动力中断，驾乘者有顿挫感影响了车辆的动力性和乘坐舒适性。为了既可以利用AMT的优点，又可以消除其换挡动力中断的缺点，一种新型自动变速器一双离合器自动变速器（DCT-Dual Clut Transmission）便产生了。
    双离合器自动变速器（DCT）是一种用双离合器和换挡控制装置实现纯机械自动变速的先进技术，融合了手动变速器和自动变速器的优点，在换挡过程中其机动性、动力性、舒适性和耗油率都达到最佳组合。
    由于DCT中没有液力变矩器，要达到良好的换挡品质需要通过精确控制离合器的接合来实现，为保证DCT换挡控制过程的正确、及时和合理性，本文的研究主要集中在换挡模型的制定、换挡过程中离合器接合、分离的控制。

    1 变速器结构及工作原理
    1.1变速器结构
    DCT双离合器自动变速器是在手动变速器基础上，加装电控单元和液力驱动元件，使两离合器交替工作不间断地输出动力。
    图1中DCT有1个倒挡和6个前进挡，有两个并排安装的湿式离合器C1、C2，变速器的挡位分开布置，分别与离合器C1、C2配合工作。每个离合器各自负责一根传动轴的转矩传递，动力便在两根传动轴间交替、无间断的传送。

    1.2变速器工作原理
    当汽车处于停车状态时，离合器C1、C2都分离不传送动力。汽车起步时，变速器挂I挡，离合器C1接合。离合器C2仍处于分离状态，此时II挡已被变速器的电子控制单元（ECU）通过相关指令预先选定。随着汽车速度的增加快接近II挡的换挡点时，ECU控制换挡机构自行换入II挡。在这个过程中离合器C，迅速分离，离合器C2迅速接合，两个离合器交替切换，直至离合器C，完全分离，离合器C2完全接合，整个换档过程结束。当汽车以II挡运行后，DCT电控单元可以根据相关信号判断汽车当前运行状态，进而判断是升III挡运行还是降I挡运行，由图可知I挡和III挡连接在同一轴上且由离合器C1控制，而此时的C1处于分离状态不传递动力。所以在ECU指令下，由自动换挡机构预先选定即将进入的挡位，当车辆运行达到换挡点时，只需要将正在工作的离合器C2分离，同时将离合器C，接合。也就是说两个离合器的切换时序配合得当，整个换挡动作就可全部完成。其他挡位的换挡情况与之相似。

    2 换挡过程
    2.1换挡简化模型
    DCT换挡的过程，就是两个离合器接合、分离交替转化的过程。
    如图2所示，是该变速器的换挡等效模型。在这个简化模型中，忽略系统的阻尼及相关零部件的弹性变形，且假定换挡期间车辆的行驶阻力不变。图中C1、 C2代表两离合器，低挡时C1接合C2分离；高挡时C1分离C2接合。

    下面的数学模型仅是图2的简化模型而建立的。
    换挡数学模型：

    式中J0一等效到输出轴上的转动惯量；
      J1一等效到输入轴上的转动惯量；
      I1一离合器C，到输出轴的传动比；
      i2一离合器C2到输出轴的传动比；
      tC1一离合器C，的扭矩；
      tC2一离合器C2的扭矩；
      TL一车辆行驶阻力矩。
    当离合器处在滑摩状态时，由控制压紧力F.决定结合元件的传递扭矩：
                Tcx＝sign（Wcx）μcRmFnx  （2）
式中μc----摩擦片的摩擦系数；
      Rm----等效半径；
      Fnx----控制压紧力；
      Wcx----结合元件上主动、从动片的相对转速。
    若两个结合元件C， -% C2都进入滑摩状态时，将式（2）代入式（1）即可。若结合元件处于接合状态时，式（2）不能满足扭矩的计算。在求解方程时补充一个条件，即

    将式（5）代入式（6）即可求出变速器输出扭矩。
    2.2换挡控制方法
    DCT在换挡过程中扭矩的传递存在重叠阶段，故对换挡过程离合器的接合与分离有较高的控制要求。为保证换挡品质，必须精确控制离合器切换时序。如图3所示，升挡时（以II挡换IIl挡为例）控制过程为离合器C1分离，离合器C2接合。

    升挡前仅离合器C1接合，转矩只依靠离合器C1传递。开始换挡后离合器C1的液压控制系统慢慢开始卸压，离合器C1逐渐脱离接合。这时离合器C2的油路接通，且油压慢慢升高，其摩擦片间隙慢慢被消除，从动片受压滑转，直至滑转停止成为整体传递转矩。在换挡期间离合器C1与C2中的摩擦元件完全分离和接合，都有一个滑磨阶段，就是传递转矩有重叠部分，所以说在换挡过程中动力从未被切断，从而实现了动力换挡。降挡过程关键控制点与升挡相同。
    如图4所示，DCT换挡由变速器ECU根据采集到的发动机、变速器等信号参数运算出离合器的最佳分离、接合时机，随后发信号给执行元件，驱动离合器工作。

    3 结论
    双离合器自动变速器是由手动变速技术发展而来的，不仅继承了手动变速器所具有的优点，还实现了动力换挡的不间断，而且在乘坐舒适性和燃油经济性等方面也有很大改善，故发展前景十分广阔。本文在这里主要研究点：
    （1）建立了DCT换挡过程的简化动力学模型，可由该模型研究换挡品质的实时控制。
    （2）应用简化模型对换挡过程进行了分析，使DCT换挡控制方法趋于系统完整性。