第1章 绪论

1.1 背景和意义

汽车自动变速器是集机、电、液、控于一体的汽车核心总成，是汽车行业公认的技术含量最高、工程化和产业化难度最大的汽车总成。自动变速器负责把发动机动力根据驾驶人的驾驶意图自动、高效、平顺地传递到车轮。自动变速器的性能与整车的动力性、燃油经济性、安全性、舒适性和操作便利性等密切相关，因此，自动变速器受到整车企业的高度重视，整车企业都把自动变速器技术作为其核心竞争力加以严格控制。

我国是世界第一大汽车产销国，但不是汽车强国，核心总成技术空心化是制约我国汽车工业由大变强的最大障碍。自动变速器就是我国汽车行业最大的软肋。我国自动变速器市场需求巨大，但技术以及市场被外资企业高度垄断。实现自动变速器的自主创新，是几代中国汽车人共同的梦想。

图1-1是近年来我国乘用车自动变速器市场占有率，可以看出，我国乘用车市场自动变速器市场占有率逐年增长。2015年，自动变速器市场占有率首次超过50%，达到51%。如图1-2所示，2015年我国自动变速器市场需求达到1078万台，超过1500亿元。然而据统计，我国自主生产的自动变速器市场占有率却不足3%，自动变速器市场和技术被外资高度垄断。

自动变速器由机械系统、液压系统和电控系统三大系统组成[1]。自动变速器电控系统及其应用软件开发是自动变速器研发的核心技术之一，是自动变速器控制及整车匹配的核心技术手段，贯穿于自动变速器开发的全过程。自动变速器应用软件开发的应用和推广，有利于实现发动机与自动变速器的通信和匹配、完善自动变速器换档逻辑和控制策略、优化换档离合器控制特性和换档品质、覆盖自动变速器由于装配和制造所产生的不一致性，以及补偿里程累积导致的硬件性能衰减等，从而满足不同客户对自动变速器匹配车辆在整个产品生命周期内的动力性、经济性、舒适性和安全性要求。

近年来，随着计算机技术及汽车电子技术的高速发展，自动变速器电控系统及其应用软件功能和算法日臻完善，自动变速器控制方式从液力控制逐渐向电液控制、智能化控制转变，电子控制在控制系统中的比重逐渐提高。自动变速器正朝着高效、节能、安全、舒适和智能化的方向发展。自动变速器装车率显著提高，装配自动变速器、搭载先进智能控制系统的汽车受到消费者的普遍欢迎。

自动变速器市场巨大的客户需求和经济效益，催生了自动变速器自主研发的快速发展。虽然国内主机厂和变速器供应商都在加大技术力量进行自主研发，但多限于机械及液压系统设计或逆向开发，电控系统开发大多依赖国际知名工程化公司或汽车电子技术供应商来完成软件编写及标定开发，仍然处于发展阶段。目前市场上基于自动变速器需要搭载的整车和匹配的发动机，进行相应的单一版本的自动变速器电控系统设计、试验及标定的费用，就在2000万元之多。高额的标定费用给整车厂以及自动变速器供应商带来了巨大的成本控制压力和经济负担。同时，由于缺乏自主研发和标定能力，企业在考虑新的自动变速器应用形式、发动机和液力变矩器更改选型以及新的搭载车型变更开发时，缺乏统一的控制软件平台、试验验证体系和标定优化流程，很难独立进行产品的系列研发及更新换代，难以适应日新月异的自动变速器技术潮流，在市场竞争中处于劣势。

近年来，国内高校和科研机构对自动变速器控制策略和理论算法也进行了相关研究，在多参数控制换档规律、液力变矩器闭锁滑摩策略、离合器接合油压优化以及换档策略的坡道识别、模糊控制、神经网络控制和智能方法控制等领域取得了一定的成果，但研究多限于针对基础理论进行控制策略的算法推导、模型开发、动力学仿真和在环测试及样车开发，缺少基于整车系统需求和边界条件考虑控制软件的通用性、可移植性、高效性、稳定性和实用性，以及考虑自动变速器批量下线标定方法和规模化的自适应方法，研究成果较难适应市场推广和产业化要求。

从2006年开始，在国家科技支撑计划、国际科技合作重大专项、国家自然科学基金等的支持下，北京航空航天大学徐向阳教授与盛瑞传动股份有限公司合作，带领双方研发团队，协同创新，历时10年，成功研发了世界首款前置前驱8档自动变速器（8AT），并实现了平台化、系列化产品开发和产业。2016年，“前置前驱8档自动变速器（8AT）研发及产业化”项目获得国家科技进步一等奖，这是迄今为止中国汽车工业获得的第三个国家科技进步一等奖，也是汽车零部件行业获得的唯一的国家科技进步一等奖。

自动变速器电控系统及其应用软件作为自动变速器的核心，是自动变速器研发关键技术中的灵魂，迄今为止，国内还没有相关的科技文献系统研究自动变速器电控系统及其应用软件的正向设计开发技术。鉴于此，本书系统总结了徐向阳教授长期以来从事汽车自动变速器教学和科研工作所取得的理论研究成果，以及带领团队从事8AT研发工程中积累的工程技术经验，着眼于“工程化样机到量产级批量产品”的推广过程，对自动变速器电控系统及其应用软件产业化技术进行系统的论述，形成了电控系统标准化、规范化的软硬件开发方法和继承性、可移植性的模块设计方法，以及实用性的换档规律和离合器控制策略、自动变速器下线标定及自适应算法，为打破国外垄断的技术壁垒，攻克电控系统及其应用软件产业化的关键技术难题，实现自动变速器的自主创新提供参考和帮助。