摘要：换挡规律属于变速器掌控系统中的中心技能，它的掌控参数选择的正确性会对电动汽车的动力性、舒适性及续驶里程有着径直的作用。用汽车行驶加速度和加速踏方位当做换挡掌控参数，依次设定出动力性及经济性这两个换挡规律，且用 CRUISE 软件做仿真及改良，获得与某种电动车变速器的换挡规律，完成了节能和提高续驶距离的目的。
关键词：汽车;换挡规律;动力性;燃油经济性
引言
从1886年卡尔·本茨提请全球第一项汽车发明专利到现在也有将近一百三十年的历程，汽车也从过去的“钢铁怪物”发展为现在较为普遍的消费品，是当今社会至关重要的代步及运输设备。兴盛发展的汽车工业给人们创造了方便、舒服的党代化生活形式，给大众文明的进步和演化奉献了不可小觑的力量。可是其也带来了很多不好的影响，就像现在比较突出的能源危机、环境危害、交通意外、温室效应等。这类能源危机及环境危害会对大众社会的可持续发展造成直接的影响，属于汽车工业发展所面对的最严重的问题。
能源曾经面，石油一直属于汽车发动机应用的关键资源，X的《商业周刊》有指出，现在X每天所浪费的石油高出了百分之六十都在汽车上。可在车用油耗在石油总浪费比例中明显没有发达国家平均水平低的状况中，石油的供应逐渐严峻这一问题在我国也很突出。按照xxx发展研究中心产业给出的数据表明，我国在2010年机动车的燃油需要量是1.38亿吨，在当年全国总需要量中所占比例了为百分之四十三，预测到了2020年，我国机动车燃油需求会有2.56亿吨，是当年全国石油总需求中的百分之五十七。在2014年，我国石油原油进口量为3.06亿吨，对外的依存度是百分之五十九，按照相关专家估测，由于我国汽车保有量的增多，石油对外依存度会深入提高。环境层面，汽车所带来的环境危害重点有两个层面：首先是汽车排出的硫化物、氮氧化物等气体会让温室效应提升、臭氧起损害及出现酸雨等很多自然环境危害的现象；其次是汽车排出的没有全部烧掉的碳氢化合物、颗粒物及臭味气体，均会对人类的健康带来负面作用。特别在大城市中，汽车在行驶的时候排出的蒸发排放物、微粒污染物等也是造成环境危害的重点来源。对于逐渐严重的能源和环境负担，发展零排放、低排放的新能源汽车是当今的社会潮流。噪声、能量成效突出、能量出处多等优势，发展汽车减少损害节省能源被当做处理能源风险和环境危害两个全球性困扰的良好渠道之一，这在全国XX及汽车企业之间也是统一被认可的。身为汽车的关键组成部件，传动系统对整车动力性及经济性具备着关键的作用。可是现在汽车大都完全利用单极减速器传动方针，这除了是对电机电池功能的规定要高，还是具备电机高效区利用率低，续驶距离不长等漏洞。安装自动变速器在改进汽车动力性及经济性的时候，提升了驾驶的体验，这也是汽车范畴的一个关键探究趋势。
一、汽车自动变速器的发展及现状介绍
（一）汽车自动变速器的发展
一直以来，变速器都是汽车转动系统中十分重要的零部件之一，伴随着汽车工业的不断进步，车辆性能方面也在逐步优化中，电子化程度也在持续加强，具有汽车自动变速器的轿车无形中已经成为主体，同时也是未来汽车变速器发展过程中的重要方向。当前来说，在自动变速器的发展中，所存在的较为成熟的自动变速器卒中如下四种方式：液体自动变速器DCT/电控机械式自动变速器AMT、无极自动变速器CVT和双离合自动变速器DCT。当前而言，越来越严格化的法律法规以及汽车驾驶过程中不断提升的环保意识促使汽车产业也越来越看到了混合动力在汽车行业发展中所存在的重要性。
在此背景下，一个全新的驱动系统应运而生，混合动力专用变速器DHT，本身属于一种新型混合动力驱动，几乎发展在欧洲地区。伴随着时间的不断发展，手动变速器的市场占有率不断降低，自动变速器比例不断增加。在未来发展过程中，主要是以安全、节能、环保、操作便捷性等等特点为基本核心开展。
在变速器传动效率中，手动变速器5MT和6MT在NEDC循环背景下油耗差别并不明显，然而在高速以及非拥堵情况下，6MT能够省油5%左右。在进行设计优化过程中，重点内容则是在降油损失等等方面，手动变速器依然能够有效的提升效率2%左右。在运用手动变速器与自动变速器的逐步优化过程中，能够为整车油耗给予3%-5%左右的降低贡献率。
表1.
就是因为四个种类的自动变速器都有自身的优势和不足，因此符合的车型也不一样。同时因为各国用户对车辆功能的需求的不同及各国技能的优点差异，各国的自动变速器的技能路线也不尽相同。现在，北美区域属于AT市场占有率最高的地区，将近达到了百分之九十。日本的交通道路情况和X不能同日而语，基于对燃油经济性的思考，CNT占有了半数以上的市场，欧洲的自动变速器乘用车的市场占有率没有北美与日本高，占了一半以上。可是之后的五年中，将AT作为核心，DCT迅速提高，CVT的相应市场份额未出现波动，AMT关键用在中型商用车及微型乘用车格局几乎没有变化，我国自动变速器的技能途径也大概出现了多个技能途径彼此竞争、推动及共同进步的局势。
汽车自动变速器的现状介绍最近几年，我国有些汽车和变速器企业利用引入超前技能和设施，且利用持续的吸收改进，慢慢的缩减了在自动变速器范畴和全球国际先进水平的间距。我国自动变速器产业化整体上也迈向起步时期，虽然多种种类自动变速器的技能成熟度有差异，各企业按照自身条件和商品界定，所用的技能途径也不一样，可是AT/AMT/CVT/DCT多样化技能途径的格局依然出现，而且会长久的维持。在各种类别的自动变速器竞争中，高成效、可靠性、研发时间、功能及价位会作为竞争的重要原因，市场会最后给出抉择。现在完成产量的自动变速器，有吉利4AT、重庆青山变速器公司的5AMT、湖南江麓容大和奇瑞汽车的CVT等。我国多家汽车企业一样在紧急对7速新型湿式双离合器自动变速器的开发，且也获得了阶段性的进步。可是不能质疑的是，我国自主开发的自动变速器产业化水平还是不够高，在国产自动挡乘坐车中，有高出百分之九十五的搭载的是进口自动变速器也有些是出自外资控股的制造公司。
二、汽车自动变速器的工作原理
（一）自动变速器的结构
自动变速器（AT）的工作过程及各种分工如下：
1.液力变矩器
在发动机曲轴后方带动变矩器泵轮转动的时候，泵轮连带它腔内的油也随之转动，就是围着它的轴线转动。在离心力的驱使下，油经过泵轮外边蹦出，接着被驱使进入涡轮快速转动，油的能量改变成涡轮的机械能，经过输出轴排出。机油从涡轮排出，迈入导叶之间的油道中，接着流到泵轮，液力变矩器内的流体重复流动完成了动力的输送，代替了离合器的功能。
图1.1自动变速器
2.行星齿轮变速器
行星齿轮可以绕其轴（旋转）旋转，也可以绕其固定轴（与行星齿轮架一起旋转）。如果这三个部分都能自由转动，行星齿轮结构就不能传递动力。其中一个基本组件被其运动强制固定或约束。然后将另两个部件中的一个作为主动部件，另一个作为从动部件，实现动态传动④。
3.液压自动换挡控制系统
它是由各种滑阀组成的控制系统。在行驶过程中，根据发动机转速、负载、路况和驾驶员意图的需要，通过液压阀控制液压，使离合器和制动器在一定条件下工作，从而使行星齿轮系统自动换档。同时也保证了变速器各部分的润滑，使变速器得到可靠的散热和冷却⑤。
图1.2 液压自动换挡控制系统
4.电控系统
计算机将油门位置传感器、转速传感器、控制开关的输入信号与预存储器中的换档参数进行比较，然后进行逻辑判断，确定控制换挡执行器是否换档或锁定液力变矩器。电子控制系统包括变矩器锁电磁阀、换档电磁阀、驻车锁电磁阀、停止停止和空档起动开关等⑥。
5.冷却和滤油装置
在传动过程中，液压油因冲击摩擦产生热量，吸收零件的热量，使油温升高，降低传动效率和润滑能力。因此，必须使用机油冷却器与水箱内外的冷却液或空气进行热交换，以确保油温在80~90℃。此外，工作中产生的金属杂质也要及时分离，由滤油器完成。
图1.3冷却和滤油装置
（二）工作原理
和手动变速器对比来说，自动变速器在架构及应用中存在很大差异。手动齿轮关键经过齿轮和轴形成，利用各种的齿轮组合形成变速及扭矩；at传动系统经过液力变矩器、行星齿轮及液压掌控系统形成，利用液压传动及齿轮组合完成变速及扭矩，这里液力变矩器为at最有特征的零件，其是由泵轮、涡轮及导论等零件构成。其径直传送到发动机功率，输送扭矩，且有着离合器的性能。叶轮及涡轮属于一对工作组合。它们就如同两个相对摆放的扇子。一个风扇的风会驱使另一个风扇的叶片转动，风作为动能输送的纽带，要是用液体取代空气当做动能输送的介质，叶轮利用液体推动涡轮旋转，接着在叶轮和涡轮之间融入一个导轮，让叶轮和涡轮之间出现反影响力，达成涡轮转速差，然后完成变速扭矩。因为液力变矩器的自动变速及变矩方位较小，为了提升效率，在汽轮机后面连贯了几排行星齿轮。液压掌控系统会跟着发动机工作情况的改变自主操作行星齿轮，完成自动边度及扭矩变换。协助机构的自动换挡无法符合停车、倒车等多种驾驶要求，所以，还安装了干预设备来做记号，P（驻车）、R（后位）、n（空位）、D（前进位）。同时在前进方位还存在附加档位“2”和“1”，用来了启动或是爬坡。因为其的速度范畴被分成多个速比区位，只要在指定的速度范畴中方能完成无极变速，因此at其实属于一个介于无极及无极之间的自动变速器。
液力自动变速其一般有两种种类，一种是前置后驱动液力自动变速器；在一种是前置驱动液力自动变速器。液力自动变速器自动掌控利用动力输送掌控模块(Power-transmission ControlModule，PCM)接受出自汽车中多种传感器的电信号输入，按照汽车的应用状况对该类信息处置来明确自动变速器的运作状况。根据这些情况，动力传动掌控模块各落实机构提出命令，且完成以下性能：变速器的升档和降挡；通常利用操作一对电子换挡电磁阀在通和断两个情况中的变换；利用电子掌控压力掌控电磁阀(Pressure Control Solenoid，PCS)用以调节管路油压；变矩器离合器(Torque Converter Clutch，TCC)是掌控电磁法的融合和分开的时间的。
自动变速器主要是根据车速传感器(Vehicle Speed Sensor，VSS)、节气门位置传感器(17hrottle Position Sensor，TPS)以及驾驶员踩下加速踏板的程度进行升位和降位控制⑨。
图1.4 工作原理
三、汽车自动变速器自动换挡的影响因素及规律
换挡掌控战略属于自动变速器掌控系统的中心技能。掌控参数利用适当性会对纯电动车的动力功能、舒服性及续驶距离造成直接的影响。本文会着重于探究最理想动力换挡规律的处置手段，在过去的最理想动力换挡规律的前提下，拟定出符合小型电动客车的最理想换挡规律，用双档自动变速器电动汽车作为探究模型。因为纯电动汽车电机的功率特征高出发动机很多，同时转矩及转速好掌控，所以先撤销了离合器的安装，在理念上剖析了换挡规律。思考车辆功能的制约因素，用油门踏板方位及运行加速作为换挡参数，设定了动力性及经济性两个换挡规律，且经过cruise软件做了仿真及改良，获得了和某种电动车汽车相符的变速器换挡规律，达成了节省能源及增加里程的目的。
（一）两档自动变速器换挡规律的类型
换挡规律属于系统按照换挡参数辨别车辆现在行驶情况要位于档位升、降挡的辨别凭证，属于自动换挡掌控系统的中心结构。自动换挡能让车辆可以按照外界改变的载荷排出指定的功率，让车辆的功能在最理想的状态中。同时利用科学的设定车辆换挡规律能明显提升车辆的舒服度、动力性和经济性。自动变速器的换挡规律根据所掌控参数数目的不一致，详细能分成：单参数、双参数及三参数换挡规律。这里双参数换挡规律使用的领域最多。
单参数换挡规律，这个通常仅是利用车迷当做单独的掌控参数。针对单参数换挡规律经济性不高，同时换挡噪声也较大，所以，这种换挡规律很少被采用；双参数换挡规律，其优点是控制比较简单，操作简单易行，但是，利用这样的换挡规律的动力性及经双参数换挡规律是现在较为兴盛的同时利用很多的一个换挡规律，还是用的最多的一个换挡规律，通常利用车迷及油门开度当做变速器是不是换挡的辨别凭证。用换挡推迟当做降挡趋势，按照换挡推迟的不一致，这个换挡规律能划分成：等推迟型、散发型、收敛型、组合型；三参数换挡规律，吉林大学指出了三参数换挡规律，三参数换挡规律重视了换挡的动态经过，让换挡越加精确的时候，提升了换挡掌控的难度，所以当前还未被普遍使用。同时，按照改良目的的不一致，车辆的换挡规律还能分为动力性换挡规律及经济性换挡规律，会针对车辆动力性设定的换挡规律叫做动力性换挡规律，且把针对车辆将经济性为重点的换挡规律叫做经济性换挡规律。
动力性换挡规律，针对汽车来说，获得最理想的动力性换挡规律即是使得车辆中的牵引电机特征获得尽可能的应用。可是利用动力性换挡规律的车辆，因为较多的重视车辆的动力险，却未引起对车辆经济性的重视，因此整车的经济性并不理想。
经济性换挡规律，针对汽车来说，车辆的经济性换挡规律它改良的就是缩减电动汽车的耗电量。经济性换挡规律在符合动力性需求的前提下，利用提升电机在高效率区活动的机遇，缩减电池的耗电量，然后提升车辆的经济性。
以上描述了自动变速器的换挡规律，利用换挡规律来掌控整车行驶时的换挡点，针对纯电动车来首，续驶距离明显更加关键，所以，在设定换挡规律的时候，本文利用梁参数经济性换挡规律。
剖析汽车的动力性，要先明确汽车对运行方向的运行情况，所以，就要认识围绕汽车运行方向同时影响汽车的多种外力：驱动力及运行阻力，按照这类平衡联系构建其汽车的运行方程式，同时借此推算出汽车的最高车速，加速度及最高的爬坡速度。
（二）换挡规律的制定
本篇论文主要通过对一些功能比较完善的汽车变速器进行研究，从而得出了一些结论，我们对这些汽车变速器的档位进行了研究，以及参与的相关参数等，通过调查其中的规律来对其进行设置，根据得出来的规律来进行测试。因此我们要与驾驶员自身的意愿进行结合来设置。
1.动力性换挡规律制定方法
我们对电机与内燃机进行了比较，调查出其中所存在的差异性、一些规律的制定等问题，通过研究两项装置的驱动力来对电动机的特性和相关参数进行了对比，并且绘制了相关图像，其中，我们设置的间隔为20%，也对，从百分之20到100%的叠加数字进行了划分，我们就可以看到，在踏板的影响之下，可以探究出不同档位电机额定的转速，并且能对其进行有效的区分和调整。
图2.1两挡位各加速踏板开度下整车驱动力曲线
动力性换挡规律曲线位于动力性换挡区中，能在这个范畴随便用两条垂直在车速同时速度差是2}8km/h之间，的直线当做升档和降挡曲线，用方程式表示是：
在任意加速踏板开度下，车速上升到uup则升档，车速下降到ud。则降挡，本文取u e2作为降挡曲线车速参数，升挡曲线车速参数值为}e:加上换挡延迟值。
2.经济性换挡规律制定方法
经济性换挡规律用提升整车消耗经济系为目的。参考过去内燃机汽车经济性换挡规律拟定的手段，电动汽车经济性换挡规律的拟定关键思考车辆运行中变速器工作档位对驱使电机成效的作用，将电机成效当做换挡凭证，确保汽车用来电机工作在最高效率的档位运行。
按照项目使用电机的台架试验数据，编制电机驱使情况中效率三维去曲面，在图2.2中。
图2.2 电机效率特性图
利用对效率数据做插值，得出两档位在各种加速踏板开度下车速–电机效率曲线，在图2.3中，图内加速踏板开度间距是百分之十。
图2.3 车速一电机效率曲线
利用下面这些战略拟定经济性换挡规律，在统一加速踏板开度中，要是档位电机效率曲线出现了交点，用交点对应的车速作为换挡车速。在统一加速踏板开度中，要相近的梁档位电机效率曲线未出现交点，用一档下效率尾端带你对应车速作为升档车速。在所有加速踏板开度中，相继衔接各种升挡车速就能获得经济性升档规律的曲线。在升档规律曲线的前提下展开推迟就能活动的降挡规律曲线。
本文中换挡推迟用4km/h，获得电动汽车经济性换挡规律曲线，在图2.4中。
图2.4两挡变速器经济性换挡曲线
考虑到动力性及经济性的换挡规律，针对纯电动车来说，在电池保存能量稳定的状态中，缩减能量消耗增加续驶距离的价值很高，但是它是一个交通设施，动力功能也特别关键，所以本文拟定了思考动力性和经济性的换挡规律，在小加速踏板开度下利用经济性换挡规律，在大加速踏板开度中使用动力性换挡规律。
但是在中等加速踏板门开度下就要经过加速踏板开度来体现驾驶者期望整车体现出动力性亦或是经济性的意愿。本文利用动力性系数刀来体现驾驶者的意愿。这能反应成：
（3.2）
在总等加速踏板开度中，由于加速踏板开度的增加，升档车速往动力性换挡规律明确的升档车速接近，反应成升档规律曲线往动力性升档曲线走近，整车倾向于动力性，相反升档曲线往经济性升档曲线接近，整车倾向于经济性。一样降挡曲线在升档曲线的前提下等推迟。
（三）动力性换挡规律的设计
汽车的动力性由它的驱动总成的功能、传动系统的适当搭配和有关参数的选择换挡规律的设定来决定，将车辆动力总成和输送系统的很多时间均活动在高效率范畴中，按照车辆的加速特征对这个车自主换挡变速器展开动力性换挡规律设定，配合表1和驱使电机的有关参数，获得这两档自动变速器在各种加速踏板方位的情况中1档、2档的加速度曲线图，在图3–1中，图内统一加速踏板方位加速度曲线的交点相应的车速就是这个加速踏板方位中的换挡车速。
图3.4不同加速踏板位置时1挡、2挡的加速度曲线图
四、未来汽车变速器发展方向
由于时间的变迁，手动变速其的市场占有率会慢慢缩减，自动变速其的市场占有率会随之增加，自动变速其和手动变速器的相比最大不优势就是运作不复杂，驾驶起来容易、简单舒服，特别在交通情况相对堵塞的城市中，自动档的车比手动档更具经济性，手动档的车要经常挂挡、脚踩离合才能行驶。而且，之后也会严密针对环保、节能、操作简易化、换挡自动化、智能化、整车电子集成掌控一体化等趋势发展。汽车变速器属于汽车技能关键的发展趋势，之后汽车变速器就是越加重视环保化发展。针对汽车变速器而言，深入缩减将噪声、预防渗油和漏油及环保发动机有机稳定发展，全方位安装兼顾多种型式的缓速器，缩减出自传动制动系的环境污染，且确保车辆制动的安全、可靠即变速器绿色环保的关键发展方向。
2019年前八月，中国经济发达地区汽车变速器市场占有率相对突出，广东、江苏、山东位列前三，前十位地区市场占有率高于八成，同时比操纵成都由深入增加的情况。根据企业产销变速器产销的规模区分，中型企业生产销售变速器占据比例高于4成是最高的。变速器行业进步快速，江淮汽车股份申报的技能专利所占比例最高，按照公布的数据合计，在2018年，中国变速器行业累计申请技能专利1801件，江淮汽车股份申请的专利就有513件，所占比例是百分之四点二六，再就是奇瑞汽车的申请专利有298件，所占比例是百分之一点六五，第三位就是江淮汽车集团是274件，所占比例是百分之一点五二。汽车变速器在向着换挡力持续缩减、操作简单、不刻板和多样化自动换挡的走向进步，利用的技能有：改良设定齿轮参数即把控部门，利用信息原料及高效能、高精度的制造手段，降低转动零配件的传动惯量；利用形成不长、双锥面、多锥面同步器等。同时，整车电子掌控一体化，全方位改良车辆制动掌控系统还是之后关键的发展趋势，就是把ECU与ABS、ASR等有机的汇集为一体，利用CAN总线技能实时的展开数据同步更换、公开、完成全方位自动化掌控。针对汽车变速器而言，深入缩减噪声、预防渗油及漏油、环保发动机的有机和谐进步，全方位安装兼顾多种型式的缓速器，降低出自传动制动的污染，还确保车辆制动不会出意外、可靠就是变速器绿色环保的关键发展方向。
五、结语
汽车运行速速、加速踏板方位及加速度是参数，依次设定出油门法经济换挡规律及利用加速探班方位法及加速法的动力性两个换挡规律，编制出有关的规律曲线，利用CRUISE软件做仿真计算及改良设定，获得符合电动汽车的换挡规律，在理念上确保了电动汽车在符合动力性的规定下，缩减了在UDC 重复工作的情况下电能的消耗，将续驶距离提高，安装剖析成果研发的电动车二挡自动变速器，搭配江淮同悦纯电动汽车利用真实道路运行实验论证，和理论剖析结论几乎一致。在电池和电机技术无法快迷取得突破的时候，通过对整车动力传动系统合理的匹配、优化是提高整车动力性和经济性的有效办法，本文将采用固定迷比的微型纯电动汽车改为两档传动比，并且对主减迷器及两档变速器传动比进行优化，获得了良好的动力性及经济性，接着经过Matlab/simulink软件搭建车辆动力学仿真模型和台架试验传出的换挡冲破度曲线均论证了所拟定的换挡经过掌控战略可确保车辆存在良好的换挡质量。本文的关键探究视角在一下文中。
探究剖析了很多国内有关文件，归纳了国内外纯电动汽车整车动力传动系统搭配所利用的三个手段，阐释了只能改良算法的情况，阐释了国内外对自动变速器换挡质量的探究情况。按照国家纯电动车用车准则，明确本车辆的动力性和经济性的设定标志。在符合整车设计口表的前提下，按照动力电池的电池组容量、变速器传动比和电机的功率、转迷、转矩等参数设定的准则，对传动系统的有关零件做适当的选型和参数设定。为了一起思考整车的动力性及经济性，依次从汽车原地起步加迷时间及CYC ECE重复工作中续驶距离当做汽车的动力性及经济性两个分目的函数，利用加权因素构建多口标改良数学函数模型。利用多口标粒子群改良算法对数学函数模型做改良，改良获得两档变速器和主减速器。
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致谢
在大量收集与课题相关的文献资料以及论文撰写过程中，通过系统化的理论知识分析，能够给论文的撰写带来这样的理论基础，对此真心非常感谢。在即将毕业之际，本人非常感谢教授在学习与生活中给予我的关怀与指导。老师在本文的选题与分析以及撰写时一直给予大力的帮助与耐心的引导，在此之中也是凝聚着导师的付出。导师有着严谨事业态度与敬业的工作精神以及高尚的人格魅力，不断的激励着我与鼓励着我，这也是会对我以后工作产生重要的榜样力量，导师已经成为我奋斗的指明灯，在此请致以我最诚挚的谢意!
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