无离合器换档控制流程及优势

在需要车辆低速行驶时（堵车、起步和停车），由于车速要求对应的发动机转速低于发动机的稳定怠速，这时必须使用离合器形成滑差，即离合器的主动盘和从动盘之间形成滑动，使二者速度不一致，两速度之差就是滑差。当车速高于怠速对应的无滑摩最低车速时，离合器可以完全接合。离合器完全接合后，滑差为零，速度一致。

在换档时通常也需要分离离合器，以便摘档，原因是当发动机通过离合器将转矩传递到齿轮上后，齿轮的防脱档倒钩会使摘档困难甚至摘档失败。在同步和挂档时也通常也要分离离合器以便输入轴和输出轴同步，齿套插入齿圈而啮合。齿套插入齿圈时要求同步和相位配合，同步依赖的是同步环的摩擦力驱动输入轴使其同步。但是如果离合器不分离，则同步器带动的不只是输入轴，而是包括发动机在内的动力链。同步器的力量带不动这个动力链，所以无法同步，而且同步器会很快损坏。即使同步了，但相位不相配，则两个齿轮必须切向相对位移达到相位差180°后才能使齿套无阻力地插入齿圈而啮合。当离合器分离时，因为输入轴的等效惯量很小，齿套的尖角可以推动输入轴旋转一定的小角度以达到相位相配，但在离合器不分离的情况下，要使两个齿轮产生切向相对位移是比较困难的，因为输入轴连着发动机，输出轴连着车轮，两端都有很大的转动惯量难以推动。所以在无离合器的条件下，必须依靠控制发动机的转速来同步，但是发动机的调速响应时间和控制精度都不很理想。新能源车中电动机的调速响应时间和控制精度远比发动机好，所以在电动车系统中使用无离合器换档有较大优势。

有些滑齿套的齿带有防脱档功能，但不一定是正反转方向都能防脱，而是正向驱动时防脱，反向时不防脱。在无离合器的条件下，必须控制发动机输出零转矩或微负转矩，使齿轮间无转矩传递或微力反拖，即让输出轴微力驱动输入轴，这样可使齿的无防脱档装置的一侧接触而易摘档。发动机连续瞬间减转矩有助于摘档。

挂档时，在离合器分离的情况下，因为输入轴转动惯量小，小幅速差下挂档不会造成大冲击，但在无离合器的情况下，没有离合器摩擦片的缓冲，冲击会大些。在传统动力系统中，即使不用离合器换档，但离合器从动盘上的减振弹簧也会减轻一些冲击。当然减少的冲击是很少的，因为那些弹簧是为满足输入轴的惯量缓和而设计的。发动机或主驱动电动机的准确稳定调速很重要。发动机连续瞬间加小脉动转矩有助于挂档。在电动车中，不存在离合器，也就没有离合器摩擦片上的减振弹簧，如控制不好冲击可能会大些。

只要主动力源能准确调速和调转矩，不启用离合器换档是可行的。发动机的控制比电动机更难。发动机连续减转矩进行摘档，然后调整发动机转速进行同步，最后发动机连续加脉动转矩进行挂档，但发动机瞬间加转矩比较困难，除非发动机控制器能进行很好的配合。

在传统动力系统中无离合器换档的主要体现形式是，离合器只用于怠速和起步，不参与换档控制，离合器状态一直为关闭，换档过程中只有摘档、选档、同步、挂档，但是原先的摘档前降矩和挂档后的恢复转矩同样存在。

（1）摘档

当有换档请求时，按正常离合器控制需要，离合器分离后开始摘档过程，而无离合器换档在此过程中离合器保持原有状态，所以在此过程中，所考虑的是摘档的平稳性。

摘档过程中，如果齿轮组受到外界力的作用，由于有防脱档的倒钩，齿轮的啮合会很紧，因此摘档可能会失败。即使摘档成功，车辆摘档过程中所导致的动力突然中断，也会使车辆运行不平稳。所以，在此过程中重点考虑的是动力平稳性摘档，首先降矩到离合器无转矩传递，然后执行摘档。其涉及的参数有主动力源的输出转矩和输出轴转速。不管是升档还是降档，该过程的处理方法大多相同。

（2）选档

选档与有离合器换档相同。(www.xing528.com)

（3）同步

在有离合器换档的同步过程中，离合器分离后，同步时需要同步器进行同步，而在无离合器换档过程中，仅通过同步器同步是不能满足同步要求的。所以，在无离合器换档过程中同步需要调发动机转速或电动机的转速来控制同步过程。升档与降档过程中，转速下降或上升中的共同点是输入轴与输出轴换算后的转速同步，其同步完成处理方法与有离合器参与换档时相同。但同步精度要求较高，否则会造成打齿甚至冲击而破坏变速器。增速换档时发动机或电动机的转速应等于或略高于而不能低于同步理想转速，否则会使车辆受到冲击，有停顿感。

只要动力源的转速控制得好，同步器里的摩擦锥面就可以省略。即使有，也基本不用，磨损了也没有关系。这对后面要谈到的快速KD（降档增矩）很有帮助。

（4）挂档

无离合器挂档过程和摘档类似，如果已经同步，又相位相配，齿套插入就不成问题。挂好档之后，就是恢复转矩的过程。该过程和有离合器换档相同。

通过上面4个过程的分析，其基本控制流程如图4-25所示。

此时，控制驱动输入轴的主动力源进行调速，在输入轴速度合适的情况下，挂档电机开始挤压同步环进行同步。

图4-25 无离合器换档控制流程