AMT控制系统概述AMT控制技术

根据需求的不同和搭载车辆的不同，AMT系统之间存在着很大差异。除特殊说明外，本书以内燃机系统为主动力源的AMT系统为例来进行描述。简单的系统可能没有对外通信功能，而先进的系统则可以和发动机控制器、制动系统控制器、车身控制器、360°环境监测器、显示仪表等子系统进行电子通信，因而可根据更多的信号优化AMT系统及其控制。下面以一个简单的由内燃机为车辆驱动动力源的外挂式电动控制AMT系统为例。AMT有四个执行机构：选档执行机构，摘、挂档执行机构（简称挂档机构），离合器执行机构和机械式节气门驱动机构。有些系统将选档机构和挂档机构合成为一体。另外许多车辆不再使用机械式节气门而是电子节气门（ECT），不再需要节气门拉索机构。如前面所述，这些机构可以由不同的动力源进行驱动，如电动、液动、气动或混合方式。电动方式结构简单，容易控制，在AMT领域已成主流。下面主要讨论电动方式的AMT系统，即以小型伺服电动机来驱动这些执行机构的AMT系统。

一般AMT具有手动和自动兼容的功能，驾驶人可以自由选择手动换档还是全自动换档。在手动换档模式下，AMT的操作方式和MT的操作方式较接近，由驾驶人自己操控是升档还是降档，但不需要踩离合器踏板，降低了驾驶人的劳动强度。在自动换档模式下，AMT的操作方式和AT的操作方式十分接近，一般情况下驾驶人只决定前进还是后退，其余的都由TCU自动决定。AMT系统与车辆、驾驶人之间的关系如图1-6所示。点画线框内为一个简单的AMT系统。

驾驶人对AMT控制系统是通过加速踏板、制动踏板、换档器、相关模式控制按钮等直接操控。AMT控制系统的主要部件是TCU，它是AMT的大脑。加速踏板、制动踏板、换档器、按钮等都是驾驶人给TCU输入信号用的，而执行机构是AMT的执行者，是用来执行TCU指令的。TCU的主要功能是接收传感器检测到的汽车行驶状态信息和驾驶人给出的操控信息，并进行比较运算，再按照某种规律发出指令、自动地控制传动系统进行换档和进行系统故障诊断等。根据系统要求的不同，TCU的控制方法也会有所不同，这些不同的控制方法可以用TCU中不同的软件程序来实现。图1-7所示为以电动机驱动的AMT控制系统输入/输出框图示例。

除了一些特殊需求外，TCU内的控制策略从功能上大体可以分成九大子系统：信息中心子系统、驾驶人观察子系统、通信子系统、自学习子系统、自保护子系统、档位决策中心子系统、执行换档子系统、起步控制子系统、故障诊断和处理子系统。图1-8为一个整个控制系统信号走向的框图示例。

图1-6 AMT系统中TCU和其他部件的关系示意框图

图1-7 AMT控制系统输入/输出框图示例

图1-8 控制系统框图示例

①信息中心子系统的主要功能是通过微控制器（MCU）的硬件收集外部传感器送来的信息，如模拟量采样、开关量采样、载波信号采样等，然后对这些信号进行滤波、物理量化处理等。模拟量信号是指信号连续变化的信号，开关量信号是指电压只有高和低两种状态的信号，有时也叫数字量。这里的载波信号通常是指调频信号或脉冲调宽（PWM）信号。在AMT控制中，还没有使用调幅的输入信号。(https://www.xing528.com)

②驾驶人观察子系统的主要功能是从接收到的信号中分析出驾驶人的意图。驾驶人的有些意图很明显，如挂倒档就是要后退，但有些意图可能不明显，如制动可能只是减速，也可能是要停车。在某些情况下，有些信号也可能是驾驶人的误操作所致。

③通信子系统的主要功能是用数字通信的方式向外部获取有用信息和向外部传递外部所需要的信息。

④自学习子系统的主要功能是通过一些已知的信号将某些不能直接通过传感器也不能通过通信方法向外部获取的未知信号进行间接计算和估计，然后和已知信号一起用于AMT的控制和故障诊断。自学习的准确性对AMT的准确控制至关重要。

⑤自保护子系统的主要功能是监视一些特殊易损件、易错的操作机构物理量的变化，尽早发现问题，加以防范。尽管有些问题不是故障，但有可能造成危害，TCU应该及时将结果告知驾驶人或尽可能采取措施避免故障的发生，或减少发生事故时的影响。

⑥档位决策中心子系统的主要功能是根据传感器送来的信息、通过通信方法获得的信息以及通过自学习获得的衍生信息来决定最佳档位是什么。如果得到的最佳档位和现有运行档位不同，就发布换档指令。这一部分可以和AT、DCT上使用的档位决策方法相类似。

⑦执行换档子系统的主要功能是收到换档指令后，以最安全的方法快速平顺切换到最佳档位。不同的执行机构，换档的控制方法可能不同。本书将重点介绍电动执行机构的换档控制（AMT的执行机构都由小电动机来驱动）。AMT的换档效果如何，很大程度上取决于这个子系统的控制方式和控制精度。这个子系统比较大，它既要控制离合器执行机构、选档执行机构、挂档执行机构的准确运动，还要控制主动力源的转速和输出转矩。对发动机转速和输出转矩的控制有多种方式，所以这个子系统又可分成更细致的小子系统。

⑧如果AMT系统需要像配备了AT的车辆一样具有自动起步功能，则AMTTCU就需要有起步控制。起步控制子系统的主要功能是在驾驶人起动发动机和松开制动踏板后根据换档器手柄位置来控制车辆平顺地前进或倒退。AMT必须能在各种常见的坡度上实现安全平顺起步。车辆从静止开始起步增速到离合器完全接合后，起步控制完成。在堵车等许多情况下，车辆正常起步后车速无法提高，或提高后又降到很低的速度，低到离合器必须处于半离合状态下运行，否则速度就太快而造成危险。这种必须在离合器半离合状态下运行的工作模式称为蠕动。自动起步也常牵涉发动机控制问题。坡道辅助起步（HLA）功能正是应对此现象而设计的。

⑨故障诊断和处理子系统的主要功能是对所有从传感器、通过通信从外部得到的或通过自学习得到的衍生信号进行判别，确定其正确性；还要对所有执行机构进行检验以确定所有执行指令得到有效执行，还要检查TCU本身是否健康。如果信号不正确、执行机构有问题或TCU有故障，就要及时准确地通知驾驶人并采取应有的步骤以减少危险。

还有一些特殊需要的辅助性控制，即不是AMT控制系统所必需的，如巡航控制、显示、下线检测、开发工具等。这些功能和工具可列为特殊控制部分来分别介绍。