AMT的现状发展趋势

摘要：本文介绍了目前汽车上常用的3种自动变速系统。

着重分析了与其它变速系统相比，AMT具有的优势。

最后，综合论述了AMT的发展现状。

关键词：机械式自动变速器液力自动变速器机械无级变速器传感器
0 引言
车辆的自动变速技术是车辆改进和完善传动系统的一个重要方向，是当今开发与推广的核心技术。

从1939年美国通用汽车公司首先应用在Oldsmobile轿车上开始，得到了快速的发展。

近代微电子技术在车辆上的应用，更使得自动变速技术在车辆上的应用越来越广泛[1]。

1 自动变速器的分类
目前，汽车上使用的自动变速器[2]主要有以下三种类型：①液力自动变速器AT(Automatic Transmission)②机械无级变速器CVT(Continuously Variable Transmission)③电子控制机械式自动变速器AMT(Automatic Mechanical Transmission)。

AT是指液力变矩器、行星齿轮变速器组成的自动变速系统，通过液体传递动力。

这种变速系统诞生于20世纪30年代，经过70年的发展，技术已成热，目前占据着市场的主导地位。

AT传动系统简化了操纵，提高了舒适性、行驶安全性和车辆平均行驶速度。

但是，存在传动效率低、动力损耗大，结构和制造工艺复杂、成本高、油耗高、维护保养困难等缺点，因此不适宜用在商用汽车上。

CVT又称为连续变速式机械无级变速器。

可提高车辆舒适性和燃油经济性，并且具有理论上的潜在性能优势，被公认为是最具发展前途的自动变速装置。

目前，CVT存在的传动带的强度和寿命低，以及传动带与带轮之间的滑磨损耗等问题限制了它的传递功率，降低了传动效率。

另外，CVT开发成本高、传递扭矩小、不适合后轮驱动，因此也不适宜用在商用汽车上。

目前，CVT仅占市场的1%。

AMT是在有级固定轴式机械变速器基础上增加自动变速操纵系统。

除具有自动变速器的优点外，还具有传统手动齿轮变速器传动效率高、成本低、易于制造、工作可靠等优点。

商用汽车市场对AMT的需求不断增加。

2AMT的主要优势
AMT既保留了传统有级机械传动系统体积小、效率高、成本低、工作可靠、维修简便等优点，又实现了自动操纵，具有较高的性价比。

2.1与传统手动变速器（MT）相比，AMT的优势
2.1.1 取消了变速器和换挡手柄之间的机械连接，使换挡手柄设计方案多样化。

2.1.2 取消了变速器的手动操纵部分和离合器踏板，大大减轻了驾驶员的劳动强度和疲劳程度，使操作简化省力，而且提高了行使的安全性、舒适性和车辆的动力性。

2.1.3 系统按最佳规律控制发动机、离合器和变速器，提高了换挡品质，减小了零件的磨损，提高了车辆的使用寿命和燃油经济性，降低了排放污染，在车辆排放法规要求日益严格的情况下这显得尤为重要。

据美国伊顿公司试验资料，安装AMT变速箱的汽车较安装MT变速箱的汽车节省燃油约5%以上。

2.2 与其他形式自动变速器相比，AMT的优势
2.2.1 传统人工变速汽车基础上，不改变汽车发动机、变速器的结构，使得传动效率更高，动力传输无损耗，动力更强。

2.2.2 微电脑智能操控的手动档机械变速箱比其他形式的自动挡节油最高20%。

2.2.3 其它形式自动挡变速器相比AMT具有30%以上的成本优势，生产继承性强，维护成本低，产品可匹配性好。

3 AMT的基本工作原理
汽车AMT系统工作过程主要是以各种传感器代替人的感知器官，以操纵控制机构代
替人的手和脚，以ECU代替人的大脑，模拟熟练驾驶员的换挡过程。

它的控制参数有三类：单参数——多为车速；两参数——多为车速和发动机油门开度；三参数——为车速、发动机油门开度和加速度。

一般，测车速用电磁转速传感器，测油门开度用油门电位器测量，测加速度用加速度传感器。

目前，常用的是两参数控制，动态三参数控制是最理想的控制方式。

换挡控制器接受换挡范围与换挡规律选择机构和控制参数信号发生器传来的信号，进行比较和处理，并按照预定的换挡规律选择换挡位和换挡时刻，同时发出相应的换挡指令给换挡执行机构进行选换挡。

图2为AMT整体控制结构简图。

目前市场上有3种结构形式的AMT操纵控制系统：电控液动、电控气动和直流电机操纵的全电式。

其中电控液动和全电式是两种应用比较多的形式。

4 AMT技术发展现状
AMT保留了原手动变速器总成的绝大部分机构，只是将其手动变速的操纵机构用自动操纵机构所取代，生产继承性好，改造成本低、见效快，并且通过软件的优化设计可以全面提高车辆的使用性能。

因此，世界各大汽车公司和一些科研院校都在进行此项技术的研究和开发工作。

早在20世纪60年代，欧洲的一些汽车公司就开始了AMT技术的研究工作，20世纪80年代开发出第一代AMT产品，并首先装配在商用车辆上进行尝试。

AMT技术的日益成熟使车辆在复杂多变条件下的换挡品质和起步性能进一步提高。

应用AMT技术的商用汽车越来越受到好评，装配AMT的车型不断增多，改装成本不断降低，达到了用户可以接受的程度，市场对AMT的需求开始增加。

从20世纪90年代开始，美国、德国生产的一些商用汽车开始使用AMT。

目前，AMT在美国和欧洲已实现了商品化，商用汽车上装配AMT的比例正在逐步增加。

据预测，到2008年，欧洲近50%的MT将被AMT取代，部分AT市场也会被AMT占据。

因此，近年来世界各商用汽车生产企业都在努力开发新一代的AMT产品。

这些AMT 产品在结构上大同小异，都是在原定轴式机械变速器的基础上加装替代人工手动换挡的电子控制操纵机构，但由于设计理念的不同，其性能有所差异。

如BENZ公司的Sprint shift，DANA和TTC公司合作开发生产的AMT-7，Eaton Fuller机械式自动变速器Auto Shift，Siemens Electronics开发的AMT和ZF公司的AMT等。

我国从20世纪80年代初就开始了AMT技术的研究工作，并取得了一系列成果。

“八.五”期间，“电控机械式自动变速箱”被列为国家火炬预备计划，“九.五”期间，它的研究、开发和产品化被列为国家“九.五”科技公关项目。

国内开展AMT技术研究的单位和它们的产品特点。

5 展望
从商用汽车自动变速技术的发展趋势和市场需求来看，要真正提高国产商用汽车的档次和市场竞争力，开发具有高技术含量和满足不同使用要求的换代产品，推广应用AMT技术是最佳的途径。

我国的AMT技术经过20年的研究已经具有我国完全的自主知识产权，现以完成产业花的前期准备阶段，产品成熟，市场发展前景看好，其经济利润空间是不可估量的。

因此建议在轻卡产品上采用AMT变速动力组合技术。

参考文献：
[1]刘希恭.国产汽车自动变速驱动桥故障检修实用手册[M].北京：机械工业出版社.2008.
[2]张建珍，过学迅.车辆自动变速器的研究现状及发展趋势[J].上海汽车.2007.
商用车AMT的发展现状及需求
2009-11-13
汽车电控机械式自动变速器(AMT)是在干式离合器和齿轮变速器基础上加装微机控制的自动变速系统。

它能根据车速、油门、驾驶员命令等参数，确定最佳档位，控制原来由驾驶员人工完成的离合器分离与接合、换档手柄的摘档与挂档以及发动机的油门开度的同步调节等操作过程，最终实现换档过程的操纵自动化。

AMT保持了原有机械变速器的基本结构，与常用的AT(液力变矩器自动变速器)比较，具有传动效率高、结构紧凑、成本低、易于制造、工作可靠及操纵方便等优点，尤其是其省油的特点适合于我国大、
中型客车和中重型载货车的应用。

AMT的优缺点
1.优点
(1)与M7相比，AMT的优势为：
●操作更便捷：智能换档，驾驶无需离合。

●动力更强：技术与F1赛车同源，驾驶感受更精彩。

●省油9%左右：微电脑控制系统，换档时机掌握更精确。

●安全性更优：模仿最优秀驾驶员驾驶，避免错误操作。

(2)与AT相比，AMT的优势为：
●动力更强：传动效率高出7%以上，动力传输无损耗。

●省油20%：手动档的机械变速，微电脑的智能操控。

●生产成本低：比AT低30%的成本优势，生产继承性强。

●维护成本低：可于MT媲美，较AT更低。

(3)与CVT相比，AMT的优势为：
●成本低，利于生产。

●维护更方便，成本更低。

●产品可匹配性好。

2.缺点
对于商用车AMT来说，与MT相比，成本增加40%—70%不等，绝对值在数千元，因此国内用户难以接受，这是目前中国商用车普遍采用MT而不用AMT的主要原因。

同时，中国的商用车在使用中，经常会遇到超载超限运输的问题，这对整个传动系统是非常艰巨的考验。

为了节约离合器的使用，很多超载车辆的司机在换档时都不使用离合器，直接利用发动机转速和车速配合实现直接换档，而AMT无论操作多么精准，每次换档都不可避免会对离合器造成一定损耗。

受限于AMT结构形式，在各类汽车上，与AT相比，AMT的劣势也比较明显。

AMT为切断动力换档，在起步和换档过程中不能很好地缓和冲击与振动，换档冲击较大。

同时，AMT在换档速度上劣于AT，平顺性一般，不利于起步和换档品质的提高，在一定程度上影响了驾驶舒适性。

不过，随着厂家对AMT的不断改进，目前配装AMT的车型在舒适性上已有了大幅提升。

国内外商用车AMT发展现状
国外AMT在商用汽车上的应用已相当广泛且进入了智能化阶段。

从历史上看，AMT的发展大致分为两个阶段：单独控制阶段和整体控制阶段。

单独控制指AMT的控制对象只包括选换档机构、离合器、油门机构，其控制策略只是实现起步、换档时人工操纵的自动化；整体控制不仅实现人工操纵的自动化，还对整个传动系统进行控制，以提高传动系统的性能和智能。

AMT的单独控制阶段经历了三个阶段。

第一阶段是半自动AMT的发展与成熟阶段。

早在20世纪60年代，欧洲一些手动变速器生产厂家就已开始离合器自动化的研究，通过全机械或液压控制实现离合器的自动化，但这种系统的控制效果有限，没有太多的应用。

20世纪70年代中期，AMT的研究方向是半自动辅助换档系统。

车辆的换档时刻由驾驶员决定，由电子控制系统完成换档操作的功能。

瑞典斯堪尼亚的CAG系统、德国戴姆勒—奔驰的EPS系统采用的都是半自动AMT，驾驶员踩离合器确定换档时刻，电子控制系统接到换档指令后，控制执行机构实现换档操作。

同一时期，白俄罗斯工学院采用两参数换档规律由控制系统完成选档和换档时机的确定及其执行，但在起步时，仍由驾驶员操纵离合器以实现车辆的起步。

美国伊顿的SAMT系统对换档时刻的离合器和发动机进行适当的控制，驾驶员只需要通过开关向TCU发出升档或降档信号，系统就能自动完成所有的换档动作。

第二阶段是全自动AMT的发展。

从1981年底，五十铃公司和富士公司开始开发AMT，于1984年秋在世界上最先研制成功电子控制机械式有级全自动变速器NAVI-5(New Advanced Vehicle With Intelliqence-5)并装于ASKA(雅加)轿车投放市场，该车已经能够实现车辆的起步、换档自动控制。

同期，日本的日产、瑞典的萨博、美国的福特、意大利的菲亚特、德国的采埃孚、法国的雷诺都对全自动AMT
进行了研究开发。

1995年本田的部分Civic轿车(思域)装用了AMT。

1996年宝马M3轿车所采用的“M序列式变速器”就是在原来的M3型6档手动机械变速器基础上作了大幅度的改进，以全新的电液控制系统取代了传统的机械式变速器的操纵系统，并有自动变速和手动变速两种可供选择的模式。

采埃孚公司也推出了其电控机械自动变速器新产品—ASTronic系列。

在此阶段，研究的重点是离合器的起步控制和换档操纵规律，各大公司对全自动AMT的研究使全自动AMT进入了实用阶段。

第三阶段是AMT智能化的研究。

由于离合器的起步控制和换档操纵规律与外界道路环境隋况、人的主观驾驶意图、车辆的运行状态密切相关，—般的控制策略易造成离合器的过快磨损、弯道意外换档等不良现象。

故采用模糊控制策略、神经网络控制策略等智能控制方法，以提高AMT传动系统的智能。

AMT的整体控制是在车辆上广泛采用微电子技术的基础上产生的。

目前，电子产品在车辆上的应用已超过30%，电控发动机、电控自动变速、防抱制动系统(ABS)、防侧滑(ASR)等相继在车辆上使用。

因此，将AMT的控制同发动机、ABS、ASR和ACCS的控制相结合，实现动力传动系统一体化控制，可提高传动系统的性能，优化控制效果。

美国伊顿公司的最新产品Autoshift涵盖了6、7、10、18档变速器，与卡特彼勒电控发动机相匹配，换档操作过程无需分离离合器，通过控制发动机及变速器内的制动装置对发动机转速进行调节，使换档主从件实现同步，完成换档操作。

在欧洲商用车领域，1986年首套AMT变速器开始使用，截至2008年AMT装车总量已超过50%。

而在中国这项技术虽然刚刚兴起，但却被越来越多的业内人士看好，国内多家变速器企业都在积极研发各自的AMT产品。

主要商用车公司变速器产品情况
1.奔驰
奔驰通过安装AMT变速器再辅以智能换档系统，确保了各种工作状况下优化的传动系统组合。

智能换档变速器使得车辆在发动机低速运转时也能获得较高的行驶速度，十分有利于长途运输过程中降低油耗。

出色的爬坡能力、低操控速度、高耐久性、低运转噪声和优异的功率质量比，实现智能换档变速器真正的多项全能理念。

2.沃尔沃
I-Shift是沃尔沃一款第三代AMT。

配置这个装置的卡车不仅舒适性和安全性更高而且燃油消耗更小，重量也较轻，I-Shift装置换档迅速、平稳、柔顺，能根据当前的行驶情况换到最佳档位。

排档杆按人体工程学设计，安装在驾驶员座椅上，可方便舒服地进行操作。

它一共有五种特性配置分别是：基本、基本并改进、经济、性能、综合。

目前应用于FM/FH系列上。

3.曼
曼公司在其长途运输重型卡车上采用的是TipMatic自动变速器，它提供的舒适性更佳，无需要离合器踏板和手动换档，离合和档位全部通过电动气动控制操作。

也可选择半自动操作，在手动状态下由驾驶员决定换档时间。

与手动变速器相比，MANTipMatic要轻60kg，因此有效载荷更高。

该配置可使汽车在极度苛刻的驾驶条件下行驶顺畅且精确地执行指令。

4.雷诺
雷诺卡车采用Optidriver自动换档变速器，以满足业务的特别要求。

舒适的操作及更低的运营成本造就了自动换档变速器的主要特性。

其换档杆被设置在转向盘上，所有相关的数据都显示在电子仪表盘上，这样驾驶员就可以集中精力在驾驶操作上。

除此，还开发了多种特殊的模式：
●经济模式：计算了油耗与性能的最佳结合，并根据载重和路况自动调整。

●操作模式：通过离合器位置及加速踏板位置的连接，让卡车在低速下得以精确的定位。

●降档模式：能让你提高卡车的加速能力。

●暂时手动模式：允许驾驶员手动控制变速器，该模式在巡航系统打开或者加速踏板抬起时失效。

5)斯堪尼亚
目前在斯堪尼亚的牵引车和运输车上普通采用的就是其OptieruiSe变速器，Optieruise可以让发动机转速和变速器在换档前能完美匹配，使换档更加平滑和快速，这样有利于减少燃油消耗并延长动力系统的使用寿命。

6.依维柯
依维柯Stralis系列采用了Eurotronic变速器，以确保发动机始终工作在燃油消耗最低的经济转速范围内，增强了安全性和操纵性，因此驾驶员可以将注意力完全放在路面上，减少了驾驶员的疲劳。

7.达夫
在其重型运输牵引车上采用的AS-Tronic变速器，通过安装在驾驶员旁边控制台上的控制杆，使驾驶员操纵起来更加快速便捷。

通过仪表盘上的按钮可以实现运行模式之间的切换。

国内AMT的发展及现状
我国1980年就开始对ATM自动变速器技术的研究。

在“十一五”国家863计划重点项目“汽车开发先进技术”也明确提出了对AMT技术的开发。

目前，我国在“动态三参数最佳换档规律”、“动态闭环控制技术”、“自适应控制技术”、“模糊控制技术”等自动变速理论方面处于领先地位。

现在国内生产的大部分轿车是从国外引进的，国内对这些轿车都没有独立的知识产权，外国厂商有可能不愿意采用国内AMT技术来改造其手动传动系统。

因此，在国内自主生产的重卡、大客车等大型车辆上采用AMT技术，实现车辆的自动换档，不仅适合我国的国情，可以实现国产车辆的自动化改造，提高国产车的市场竞争力，而且对于降低驾驶员的劳动强度，提高车辆的机动性能是十分必要的，具有广阔的前景。

目前，国内的商用车整车企业和零部件生产企业或与国外公司合作研发，或与有关高校合作研发，均已取得丰硕成果。

其中最有代表性的是中国重汽和东风商用车公司两大整车企业。

1.中国重汽
早在2005年，到欧洲考察市场的中国重汽总经理蔡东和重汽技术中心几个技术人员发现，欧洲公路牵引车中，有20%-30%匹配了AMT变速器，而且这个比例还有不断上升的趋势。

于是，中国重汽决定走一条引进、消化、吸收、再创新的联合开发之路，合作对象则选中了长期与奔驰、沃尔沃卡车在变速器领域合作的德国著名商用车变速控制系统供应商威伯科公司。

由威伯科为重汽提
供TCU平台框架，而重汽的技术人员则根据中国实际的使用工况和环境进行复杂的标定，并对程序进行修改完善。

这种联合开发，中国重汽拥有完全的技术产权，并不是单纯的技术引进。

他们希望通过这种方式，将中国道路的实际工况与先进技术结合起来，加快速度开发出具有自己完整知识产权、技术成熟的产品。

尽管威伯科提供了研发AMT变速器最重要的电控平台，但接下来的事情仍然困难重重，最重要的难点莫过于对各种工况的预设和标定。

虽然AMT的原理不算复杂，但国内许多研发AMT的企业路试了多年而依旧未能产业化，其中难以迈过的坎儿主要有两个，一是电控系统的开发，二是整车匹配工作。

由于AMT控制软件，需要将各种可能的路况都写入程序，因此研发过程中必然要不断模拟各种路况条件，为应对数不清的试验，大量的试验用车来做匹配就成为必须。

整个研发过程，重汽技术中心拿出了50余辆试验车，有HOWO也有最新的A7，路试里程累计超过了60万km。

在整车匹配方面，同时拥有整车和变速器的重汽比一些独立的变速器制造商有优势，因为几乎没有哪家整车企业愿意一次性无偿拿出50
辆车给其做试验。

中国卡车超载严重，有的甚至会超过一倍，因此做整车标定，就不能按照核定总质量来做，加之国内重卡可靠性的确与欧洲重卡有一定差距，因此可能会出现熄火、制动失灵、空气压缩坏掉、档位拉不下等情况，而这些在欧洲已经不是技术层面研究重点的问题，却是AMT与整车匹配要重点考虑的，威伯科也因此丰富了他们电控软件的数据库。

现在，适用于牵引车和自卸车的16档变速器已经批量生产，研发人员接下来除了继续根据使用和反馈情况细化标定已上市的产品外，还已经开始着手准备匹配其它车型的工作以及12档AMT变速器的开发。

2.东风商用车公司
2004年东风商用车公司、大同齿轮集团有限责任公司和北京理工大学合作联合开发重型商用车AMT。

开发平台采用东风汽车公司的EQ4195W-406半挂牵引车，装配大同齿轮集团的DCl2J150T具有电控平台的12档变速器(输入扭矩≥1500Nm)，发动机采用满足SAEJ1939协议的电控共轨柴油机。

执行机构(离合器执行机构和选／换档执行机构)采用纯气动形式，结构简单，不需外加气源，成本较低。

2005年月11月完成了样车各种道路试验。

其动力性比手动变速器原型车提高5%(较专业驾驶员平均水平)。

其经济性与手动变速器原型车相比，高速行驶工况提高9.6%，山区行驶工况最高可提高19%，原地起步加速工况可提高10.9%。

经不同驾驶员的主观评价，换档平顺性优于手动变速器原型车。

目前，东风商用车公司自主研发的AMT的产业化工作正在加紧进行中，据悉，2011年底，该公司将正式量产其具有完全知识产权的12档AMT。

国内需求分析
据德国ZF公司统计数据，2002年西欧车辆总重6t以上载货汽车的变速器使用情况统计表明，装有自动变速器的载货汽车比例为10.5%，2008年接近50%；另在北美自由贸易区，目前销售的中重载货汽车中装有自动变速器的比例也高达36.9%。

而在我国现阶段，装有自动变速器的中重载货车的比例还很低，但随着国内各大公司在AMT开发方面的技术日益完善，成本不断降低，以及物流结构的调整，预计2072年，我国中重载货车装有自动变速器的比例可能会与2002年的西欧地区相当，达到10%左右。

根据2008年我国中重载货车总销量73万辆估计，我国2009年至2012年的几年，中重载货车的年销量预计为80万辆左右。

综上，至2012年，国内装有自动变速器的中重载货车的市场需求预计在8万辆，另外，还有配装AMT的大型客车预计市场需求在2千辆左右。

因此，AMT的开发和在商用车上的应用具有较大的市场潜力。