項目五底盤線控懸架技術和換擋系統認知第三節

底盤線控換擋系統認知學習目標01了解線控換擋系統02了解線控換擋系統進化史03掌握線控換擋系統結構組成04掌握線控換擋系統工作原理05掌握線控換擋的優點06了解典型車型的線控換擋系統線控換擋系統簡介01線控換擋系統簡介線控換擋系統

是將現有的擋位與變速器之間的機械連接結構完全取消，通過電動執行控制變速器動作執行的電子系統，線控換擋系統取代了傳統的檔位操作模式，通過旋鈕、按鍵等新式交互件電子控制車輛換擋，為智能網聯汽車實現速度控制提供良好的硬件基礎，也稱為電子換擋，（ShiftByWire，SBW）相比傳統換擋機構，線控換擋沒有了拉線的束縛，整個系統變得更輕、更小、更智能。線控換擋系統簡介對于換擋系統而言，換擋桿的變化是系統變化的最直觀表現。如今，小小的換擋桿已經不再簡單，線控技術的發展也讓它被賦予了更多的功能、搭配了更多的先進技術。

說到換擋桿，就勢必要說一說汽車變速箱，因為不同類型的變速箱，會采用不同的換擋桿。下面，從換擋桿的變化以及變速箱技術的發展歷程（見右圖）來看一看換擋系統的進化史。線控換擋系統進化史02線控換擋系統進化史1、機械式換擋

在手動擋車型上，最早的換擋桿只有兩個擋位，換擋操縱過程均以“踩、摘、轟、踩、換”的方式進行（即踩離合、摘空擋、轟油門、踩離合、換擋）。直到后來出現了同步器，才通過同步器簡化了換擋的操作步驟，避免了變速箱各齒間的沖擊。線控換擋系統進化史隨著技術的發展與進步，后來出現了5速、6速手動擋變速箱，與之相隨的也出現了5速、6速的手動換擋手柄。目前，最常見的是6速手動換擋桿。自動擋車型深受女性司機的喜愛，在家用汽車中占據了重要地位。而各大主機廠為了吸引顧客，也圍繞著“自動擋”的檔桿進行一系列的設計。用于自動擋車型的機械換擋桿，主要有兩種類型：直排式和階梯式。

直排式：非常普遍，目前很多品牌的自動擋車型都使用這種擋位。

優點：換擋相對比較直接，

缺點：在盲操作時容易掛錯擋。階梯式：又叫蛇形式，也是非常常見的自動擋擋位設計，尤其是在日系車上用的較多。

優點：不容易掛錯擋，

缺點：操作上不如直排式那樣順暢、直接。線控換擋系統進化史

2、線控換擋（電子換擋）最早出現的電子檔桿出現在E65/E66寶馬7系上，當時是以"懷擋"型式的設計風格出現，但寶馬并未拿它當做主推的賣點。后來在寶馬E70X5車型上，首次正式推廣“電子式換擋桿”。其后，越來越多的車型采用了線控換擋即電子換擋技術。線控換擋系統進化史

2、線控換擋（電子換擋）由于線控換擋取消了笨重的機械裝置，因此它布置較為靈活，各大主機廠推出了各式各樣的、科技感十足的換擋方式，大致分為四種：按鍵式：代表車型有林肯MKZ、本田冠道，阿斯頓?馬丁等；旋鈕式：代表車型是捷豹、路虎極光、長安福特金牛座、長安新蒙迪歐、長安奔奔、凱翼C3、北汽EV200、北汽EC180、奇瑞EQ等；懷擋式：代表車型是寶馬E56/E66、奔馳S級；檔桿式：代表車型有奧迪A8L、寶馬5系、領克全系。線控換擋系統結構組成03線控換擋系統結構組成線控換擋系統，主要由換擋操縱機構、換擋ECU、換擋執行模塊、駐車控制ECU和擋位指示器等組成。線控換擋主要由換擋桿和傳感器控制單元組成。當駕駛員掛入某一個檔位時，傳感器就會將檔位請求信號傳送到變速箱控制單元TCU，同時TCU會根據汽車上其它的各種信號（比如發動機轉速、車速、節氣門開度、以及安全帶、車門開關信號等）進行分析，根據通信協議進行判斷是否執行換擋請求。

如果確認沒有任何問題，TCU會發出指令，給變速箱中相應的電磁閥通電或斷電，來控制各種液壓控制閥的通斷，從而實現檔位的切換，并將策略擋位發送給儀表顯示當前檔位。同時，傳感器從CAN總線上接收TCU發出的反饋擋位信號，再通過LIN線點亮副儀表板上的擋位指示燈。

如果被分析到有錯誤操作的存在，比如高速行駛中突然向前掛R擋，會被TCU認為是錯誤信號，這種情況下TCU就不會給變速箱發操作指令。

線控換擋系統工作原理04線控換擋系統工作原理線控換擋是一種不需要任何機械結構，僅通過電信號控制傳動的機構。同其他線控技術一樣，線控換擋也是通過CAN總線實現與整車的通訊，通過LIN線實現背光燈、隨檔增亮、面板按鍵等各種功能。線控換擋看似簡單，實則它是一個復雜的電子機械系統，研發機構用于人力投入也不再是一個傳統手動擋的資深結構工程師，而是一個20人以上的電子系統研發團隊。下圖為線控換擋的通信原理圖：線控換擋的優點05線控換擋的優點線控換擋的優點：①質量更輕，有利于輕量化；②體積更小，節省儲物空間；③布置位置靈活，形式多變、科技感十足，可提高品牌競爭力；④便于集成附加功能，如APA全自動泊車、自動P擋請求、實現手動/運動換擋模式、駕駛員安全帶保護、車門打開安全保護、實現整車防盜功能、多重硬線喚醒、駕駛習慣學習等；⑤對于電子換擋+手動變速箱來說，駕駛者的換擋錯誤操作會由電腦判斷出是否會對變速箱造成損傷，從而更好地保護變速箱和糾正駕駛者的不良換擋操作習慣。典型車型的線控換擋系統06典型車型的線控換擋系統寶馬汽車公司最早引入了線控換擋系統與其MDKG七前速雙離合器變速器相搭配，使得駕駛人換擋的動作變得簡單、輕松，而且不會出現駐車P檔的卡滯問題，被廣泛應用于寶馬集團的全系列車型，其變速桿形式如圖所示。

圖

寶馬線控換擋系統變速桿典型車型的線控換擋系統豐田混動車型線控換擋系統，圖所示為豐田混動車型的線控換擋系統的結構圖，由變速桿、駐車開關、混合動力系統HVECU、駐車控制ECU、駐車執行器和擋位指示器組成。豐田混動車型的線控換擋系統的結構圖典型車型的線控換擋系統車輛正常行駛過程中涉及到R、N、D三個擋位，駕駛員作用于變速桿的動作轉換為執行電信號傳遞給混合動力系統HVECU，經過HVECU計算后向變速器輸出對應的擋位信號，完成車輛行駛擋位的變換，同時儀表盤上的擋位指示器對應擋位信號燈亮起。執行邏輯如下：變速桿→混動ECU→駐車執行器（R、N、D三個檔位）→擋位指示器駐車開關→混動ECU→駐車ECU→駐車執行器（P檔位）→駐車P指示器在該系統中，換擋操作是一種瞬時狀態，駕駛員能夠輕松舒適地操縱換擋。駕駛員松開變速桿后，變速桿立即返回到初始位置。豐田混動車型的線控換擋系統的結構圖典型車型的線控換擋系統只有當駕駛員踩下制動踏板時，才能從P位掛入其他的擋位；當汽車正在向前行駛時，若駕駛員將變速桿掛入R位，換擋ECU也會控制變速器置入空擋；當汽車正在倒車時，若駕駛員將變速桿掛入D位，換擋ECU也會控制變速器置入空擋，只有當制動踏板完全踩下時才能順利的從R位切換為D位；當換擋ECU監測到變速桿不在P位時，將控制車輛不能切斷電源。各個擋位之間的操作關系如表所示。典型車型的線控換擋系統奧迪Q7線控換擋系統目前，奧迪Q7的線控換擋系統擋桿由蓋罩、變速桿、解鎖鍵、P位鍵、防塵罩、換擋操縱機構蓋板、換擋范圍顯示、換擋操縱機構和多組插接器組成。如圖所示。豐田混動車型的線控換擋系統的結構圖典型車型的線控換擋系統奧迪Q7的線控換擋系統與豐田混動車型線控換擋系統不同，變速桿的底部包含擋位位置鎖止電磁閥和Tiptronic擋位鎖止電機，用于支持復雜的安全換擋邏輯和用戶體感交互。如圖所示。變速桿可分別向前和向后移動兩個位置，當