第1章 緒論

1.1 背景和意義

汽車自動變速器是集機、電、液、控于一體的汽車核心總成，是汽車行業公認的技術含量最高、工程化和產業化難度最大的汽車總成。自動變速器負責把發動機動力根據駕駛人的駕駛意圖自動、高效、平順地傳遞到車輪。自動變速器的性能與整車的動力性、燃油經濟性、安全性、舒適性和操作便利性等密切相關，因此，自動變速器受到整車企業的高度重視，整車企業都把自動變速器技術作為其核心競爭力加以嚴格控制。

我國是世界第一大汽車產銷國，但不是汽車強國，核心總成技術空心化是制約我國汽車工業由大變強的最大障礙。自動變速器就是我國汽車行業最大的軟肋。我國自動變速器市場需求巨大，但技術以及市場被外資企業高度壟斷。實現自動變速器的自主創新，是幾代中國汽車人共同的夢想。

圖1-1是近年來我國乘用車自動變速器市場占有率，可以看出，我國乘用車市場自動變速器市場占有率逐年增長。2015年，自動變速器市場占有率首次超過50%，達到51%。如圖1-2所示，2015年我國自動變速器市場需求達到1078萬臺，超過1500億元。然而據統計，我國自主生產的自動變速器市場占有率卻不足3%，自動變速器市場和技術被外資高度壟斷。

自動變速器由機械系統、液壓系統和電控系統三大系統組成[1]。自動變速器電控系統及其應用軟件開發是自動變速器研發的核心技術之一，是自動變速器控制及整車匹配的核心技術手段，貫穿于自動變速器開發的全過程。自動變速器應用軟件開發的應用和推廣，有利于實現發動機與自動變速器的通信和匹配、完善自動變速器換檔邏輯和控制策略、優化換檔離合器控制特性和換檔品質、覆蓋自動變速器由于裝配和制造所產生的不一致性，以及補償里程累積導致的硬件性能衰減等，從而滿足不同客戶對自動變速器匹配車輛在整個產品生命周期內的動力性、經濟性、舒適性和安全性要求。

近年來，隨著計算機技術及汽車電子技術的高速發展，自動變速器電控系統及其應用軟件功能和算法日臻完善，自動變速器控制方式從液力控制逐漸向電液控制、智能化控制轉變，電子控制在控制系統中的比重逐漸提高。自動變速器正朝著高效、節能、安全、舒適和智能化的方向發展。自動變速器裝車率顯著提高，裝配自動變速器、搭載先進智能控制系統的汽車受到消費者的普遍歡迎。

自動變速器市場巨大的客戶需求和經濟效益，催生了自動變速器自主研發的快速發展。雖然國內主機廠和變速器供應商都在加大技術力量進行自主研發，但多限于機械及液壓系統設計或逆向開發，電控系統開發大多依賴國際知名工程化公司或汽車電子技術供應商來完成軟件編寫及標定開發，仍然處于發展階段。目前市場上基于自動變速器需要搭載的整車和匹配的發動機，進行相應的單一版本的自動變速器電控系統設計、試驗及標定的費用，就在2000萬元之多。高額的標定費用給整車廠以及自動變速器供應商帶來了巨大的成本控制壓力和經濟負擔。同時，由于缺乏自主研發和標定能力，企業在考慮新的自動變速器應用形式、發動機和液力變矩器更改選型以及新的搭載車型變更開發時，缺乏統一的控制軟件平臺、試驗驗證體系和標定優化流程，很難獨立進行產品的系列研發及更新換代，難以適應日新月異的自動變速器技術潮流，在市場競爭中處于劣勢。

近年來，國內高校和科研機構對自動變速器控制策略和理論算法也進行了相關研究，在多參數控制換檔規律、液力變矩器閉鎖滑摩策略、離合器接合油壓優化以及換檔策略的坡道識別、模糊控制、神經網絡控制和智能方法控制等領域取得了一定的成果，但研究多限于針對基礎理論進行控制策略的算法推導、模型開發、動力學仿真和在環測試及樣車開發，缺少基于整車系統需求和邊界條件考慮控制軟件的通用性、可移植性、高效性、穩定性和實用性，以及考慮自動變速器批量下線標定方法和規模化的自適應方法，研究成果較難適應市場推廣和產業化要求。

從2006年開始，在國家科技支撐計劃、國際科技合作重大專項、國家自然科學基金等的支持下，北京航空航天大學徐向陽教授與盛瑞傳動股份有限公司合作，帶領雙方研發團隊，協同創新，歷時10年，成功研發了世界首款前置前驅8檔自動變速器（8AT），并實現了平臺化、系列化產品開發和產業。2016年，“前置前驅8檔自動變速器（8AT）研發及產業化”項目獲得國家科技進步一等獎，這是迄今為止中國汽車工業獲得的第三個國家科技進步一等獎，也是汽車零部件行業獲得的唯一的國家科技進步一等獎。

自動變速器電控系統及其應用軟件作為自動變速器的核心，是自動變速器研發關鍵技術中的靈魂，迄今為止，國內還沒有相關的科技文獻系統研究自動變速器電控系統及其應用軟件的正向設計開發技術。鑒于此，本書系統總結了徐向陽教授長期以來從事汽車自動變速器教學和科研工作所取得的理論研究成果，以及帶領團隊從事8AT研發工程中積累的工程技術經驗，著眼于“工程化樣機到量產級批量產品”的推廣過程，對自動變速器電控系統及其應用軟件產業化技術進行系統的論述，形成了電控系統標準化、規范化的軟硬件開發方法和繼承性、可移植性的模塊設計方法，以及實用性的換檔規律和離合器控制策略、自動變速器下線標定及自適應算法，為打破國外壟斷的技術壁壘，攻克電控系統及其應用軟件產業化的關鍵技術難題，實現自動變速器的自主創新提供參考和幫助。