一文教你看懂汽车自动变速器(ATAMTDCTCVTDHT)关键技术以及未来发展方

2023年11月21日发(作者：长安逸动plus怎么样)

??教你看懂汽车?动变速器（ATAMTDCTCVTDHT）关键技术以及未来发展

?向

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本?为变速器资深专家陈勇对市场上主流?动变速器和新兴变速器DHT的技术路线、关键技术

和整个变速器?业的发展趋势进?的深度解读，希望对同?的?伙伴们有所帮助。

变速器是汽车传动系中最主要的部件之?。随着汽车?业的迅速发展，车辆性能不断优化，电

?化程度不断加强，搭载汽车?动变速器的轿车正在逐渐取代?动变速器已经成为主流，也是

汽车变速器市场发展不可逆转的趋势。

?前，产业化技术成熟的?动变速器在车辆上的应?主要有四种；液??动变速器AT、电控机

械式?动变速器AMT、?级?动变速器CVT和双离合器?动变速器DCT。

?趋严格的法律法规和汽车驾驶者?益提?的环保意识使汽车产业开始意识到，混合动?在汽

车?业将赢得越来越重要的市场地位。?个新的驱动系统在这样的背景下脱颖?出：混合动?

专?变速器DHT（Dedicated Hybrid Transmission），正在作为新的混合动?驱动，主要在欧

洲发展起来。

随着时间的推移，?动变速器的市场占有率会逐渐降低，?动变速器将不断增加。发展趋势紧

紧围绕安全、环保、节能、操纵轻便化、换档?动化、智能化、整车电?集成控制?体化等?

?展开。下图为某国际机构对全球汽车变速器需求量的预测。

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变速器传动效率分析：

?动变速器中5MT与6MT 在NEDC循环?况下油耗差别不明显，但在?速及?拥堵?况下6MT

可省油5%左右，通过优化开发设计过程，重点在降油损失??，?动变速器仍可提?效率2%左

右；

6速AMT的效率范围在95%～97.5%，具有较?的传递效率；当前AT变速器传递效率仍有4%～

5%的提升空间，多挡位的发展利于AT变速器效率的提?；

7DCT全电控?7DCT液?控制具有更?的传递效率；与AT变速器相?虽然CVT传递效率略低，

但由于CVT可实现发动机与动?传动系统的最佳匹配，其实际?况油耗与6AT（中上等?平油

耗）基本相当。

通过?动变速器和?动变速器的优化，可为整车油耗的降低提供3%～5%的贡献率。如图所?为

当前乘?车主要搭载变速器种类及其传递效率范围?较,图中蓝?表?该类型变速器效率最低

值，绿?表?该类型变速器效率最?值。

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主流?动变速器优缺点?较如下：

变速器类型主要缺点主要优点

AT操纵机构&其他效率较低车辆起动时液?变矩器提供扭矩增幅

AMT换挡过程中扭矩中断?传动效率

CVT需要持续的?压系统换挡?常平顺，驾驶舒适

DCT车辆起动时离合器不能转化扭矩?动?中断换挡，执?机构具有?效率

正是由于四种类型?动变速器各有优缺点，所以适合的车型也有所不同。另外，由于各国?户

对车辆性能的诉求的差异和各国技术优势不同，各国的?动变速器的技术路线也有所差异。?

前，北美地区是AT市场占有率最?的区域，接近90%。?本的交通道路情况不及美国，出于燃

油经济性的考虑，CVT占据了?部分市场。欧洲的?动变速器乘?车的市场占有率低于北美和

?本，占50%以上。但在未来五年内，以AT技术为主，DCT快速增长，CVT相对市场份额稳

定，AMT主要?于重型商?车和微型乘?车格局基本不变。我国?动变速器的技术路线也基本

上形成了多种技术路线互相竞争、互相促进、同步发展的格局。

?前我国匹配各类型变速器的车型的统计数据表明，我国?动变速器?例在总体上呈下降趋

势，但仍然处于主导地位，绝对数值超过50%。?动变速器中的AT处于绝对多数地位，DCT增

长速度最快，CVT在近?年呈现快速增长的势头，AMT已有应?。

近年来，国内部分汽车及变速器企业通过引进先进的技术与设备，并通过不断的吸收创新，逐

步缩?在?动变速器领域与国际先进?平的差距。中国?动变速器产业化总体上已经进?起步

阶段，尽管不同类型?动变速器的技术成熟度不同，不同企业根据??条件和产品定位，所?

的技术路线也不同，但AT/AMT/CVT/DCT多元化技术路线的格局已经形成，并将长期保持下

去。在不同类型?动变速器竞争中，?效率、可靠性、开发时间、性能和价格将成为竞争的关

键因素，市场将最终做出选择。

国内对?动变速器进??主研发的主要有吉利汽车、奇瑞汽车、上汽、?汽、江淮汽车、?东

盛瑞、湖南江麓容?等企业及部分科技?校，他们对AT、DCT、CVT等?动变速器关键部件和

控制策略的研究与开发进?了?量?作；国家科技部也将国内?动变速器的研发列?“??

五”和“??五”期间的国家“863”计划重点发展项?，?励?校与企业进?产学研合作。上述企业

也承担了?动变速器的研发任务，并逐步掌握了开发过程中的主要关键技术。

?前实现量产的?动变速器，有吉利的4AT、6AT、湖南江麓容?和奇瑞汽车的CVT、重庆青?

变速器公司的5AMT等。国内多家汽车企业也在加紧对7速新型湿式双离合器?动变速器的研

发，并已经取得阶段性的进展。但不可否认的是，我国?主研发的?动变速器产业化?平仍然

相当低，在国产?动挡乘?车中，95%以上搭载的是进??动变速器或是来?外资控股的?产

企业。

?动变速器关键技术及发展趋势

1.液??动变速器AT

在过去的20年中，全球汽车?动变速器AT的技术、产品、市场不断得到迅速发展，其?动变速

的可靠性和柔顺性得到市场的?泛认可。但是，要客观地指出，新型的6AT、7AT、8AT主要是

在?排量轿车领域显?其优越性，在汽车市场占据主流地位的中、?排量车型中，颇有逐渐被

CVT和DCT替代的趋势。

传动系统多挡化

挡位多使?动变速器具有更?的速?范围和更细的挡位速?分配，从?提?车辆的起动性能、

改善换挡平顺性、提?乘坐舒适性、降低车辆的噪声、油耗以及使发动机驱动?分配更合理。

?前，在国内市场受制于国外汽车公司的限制，4AT占据最?的市场份额，但在欧美市场，6AT

已经是主流，在豪华车如宝马、奥迪等上已经匹配了8AT。据报道，更多挡位的9AT、10AT的

开发也已经被部分?型汽车公司列?战略考虑。

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▲ 奥迪7速S-TRONIC?动变速器▲

液?变矩器结构不断优化

液?变矩器是AT的重要组成部分，是实现将发动机转速转换成汽车?驶所需转速的关键部件，

对其进?结构优化有着重要意义。基于三位叶栅理论和模拟技术仿真的优化设计，可以使循环

形状及泵轮、涡轮和导轮的叶?形状与?度的设计更精确、合理，使液?变矩器结构更紧凑，

流路?积?已经可以降低到0.6以下，减少了轴向尺?，另外，由于闭锁离合器技术和ATF的不

断优化，通过和发动机的联合控制，整车对液?变矩器的闭锁范围也达到了27km/h以下，??

提?了传递效率。

2.电控机械式?动变速器AMT

AMT变速器基本原理是在普通?动变速器基础上加装液压或电控换挡装置来进?换挡操作，采

??动控制机械变速器AMT技术不仅可以降低驾驶员的?作强度，有利于安全驾驶，?且可以

根据发动机?况和整车动?需求，?动控制变速器挡位，使发动机?作在?效率区，从?改善

整车燃油经济性。采?AMT技术后，整车油耗可降低约5%。?前，国外AMT技术基本趋于成

熟，已经得到批量应?，特别是欧洲，其商?车使?AMT的?例实际已经超过50%。

国外掌握AMT核?关键技术的公司，如马瑞利、WABUCO、LUK等对国内市场形成了垄断。国

内对AMT技术的研究和应?起步较早。?前，开展AMT研制的主要有吉林?学、北京理??

学、清华?学、上海交通?学、南京阿福和北京斯达福等。乘?车取得的成果主要有：青?微

型车AMT搭载江淮同悦、南京阿福AMT搭载昌河铃?和长城绚丽、江铃轻型车AMT、奇瑞AMT

等已实现?批产出。国内AMT产业化已经起步，具有较好的市场前景。

3..?级?动变速器CVT

CVT技术采?传动带和?作直径可变的主、从动带轮相配合传递动?。可以实现传动?的连续

改变，从?得到传动系与发动机?况的最佳匹配，提?整车的燃油经济性和动?性，改善驾驶

员的操纵?便性和乘员的乘坐舒适性。CVT的发展主要受限，除了其本?的扭矩能?之外，还

受制于其有限的市场供应。?如，CVT?的核?部件压?钢带就只有博世等少数供应商。但由

于?本JATCO公司国外?商在中国产能的急剧扩?和国内如奇瑞汽车CVT的量产，其发展趋势

有可能好于预测。

2015年JATCO在原来CVT7基础上开发的新型宽变速?CVT7 W/R，是在进?步改善燃油经济

性能和驾驶性能这两个相互?盾的性能的基础上开发出来的全新产品。CVT7 W/R的速?范围从

之前的7.3增加到现在的8.7。此外，通过减少内部摩擦，改善了燃油经济性；通过优化换挡特

性，提?了驾驶舒适感。

优化带轮刚度

液压系统的应?使带轮弹性变形，这种弹性变形降低了带轮钢?与钢带之间的接触?积，从?

导致摩擦系数下降。下图展?了提?带轮刚度对提?摩擦系数带来的影响，并将新开发的变速

器和旧型号变速器的扭矩容量进?了?较。

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钢带是由两部分组成的：钢?和钢环。由于运?期间的转动半径不同，相对滑动不仅发?在钢

?之间，也发?在钢?和钢环之间。后者的相对滑动是由在环绕着钢?的带轮处的钢环的不同

的转动半径带来的扭矩传递造成的。通过缩?摆动边界的?度差，相对滑动的量减少了20%。

如图所?，将减?后的转动半径与旧型号进?了对?。

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4.双离合器?动变速器DCT

双离合器变速器的概念创始于1933年，出现在Kegresses的专利中。经过不断的技术完

善，2002年?众汽车公司?次将双离合器直接换挡变速器（DSG）应?到?众?尔夫车型上，

实现了DCT的产品量产。?2007年年底，各种应?DSG的轿车已累计销售超过100万辆。

车辆起步时，为了使两个离合器具有相近的使?寿命，并保证起步的快速和平顺性，可以使两

个离合器同时进?滑摩状态，共同传递起步?矩实现车辆起步。由于起步?况的不确定性和驾

驶员的操作意图随机地变化，要求起步离合器的控制算法应能够准确适应这些变化，具有较强

鲁棒性的模糊控制算法能够满?实际应?需要。

在DCT中离合器冷却润滑系统设计的关键是如何在整车所有驾驶?况下，有效控制离合器摩擦

? 及润滑油温度。其中，包括通过估计最优润滑油流量需求来平衡产热及冷却以满?系统要

求。这就要求变速器控制单元（TCU）主动监控离合器滑摩功率及油槽温度。此外，因不同液

压系统?作原理的差异性，离合器润滑冷却控制策略需要根据不同的系统针对性的设计开发。

图为某?主品牌7速湿式DCT润滑油流量需求测试及验证过程。

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▲ 某?主品牌7速湿式DCT润滑油流量需求测试及验证过程▲

5.混合动?专?变速器DHT

在2015年12?初在柏林举?的第14届国际CTI论坛上，第?次对观众展?了DHT变速器，并进

?了讨论。国际CTI论坛顾问委员会主席Ferit Kücükay教授和Robert Fische博??先发起了这

?概念，同时在专业领域引?了“DHT”这?缩写。DHT中电驱动的动?源完全被集成在变速器

中，其变速器功能需依赖于被集成的电?元件来实现，如缺少电动机，变速器将不具备相应功

能。

惟??款上市多年的DHT是丰?混动系统（THS），车?附有“混动协同驱动（HybridSynergy

Drive）”标志，其开发历史已有20年之久，于1997年搭载在丰?普锐斯中上市，颇受消费者欢

迎，销量极佳并久居不下，迄今仍未有其他混动变速器能够望其项背。

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就我国??，上汽开发的电驱单元（EDU），使?两个电机和?个?常简单的直齿变速器，因

需要使?电动机实现完整的功能，所以从定义上讲它是?个DHT。

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很多汽车制造商及其主要供应商?前都正在进?混动专?变速器（DHT）的开发。鉴于良好的

市场应?前景，今后很可能会将DHT定义为?个独?的新变速器种类。对于DHT，?前确实存

在?些顾虑，但通过下?的数据可以预测，DHT终将拥有辉煌的未来：?今售出的DHT已是其

他所有混合动?变速器总和的2倍。

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变速器未来发展趋势

据中国汽车?业协会数据统计，2015年新能源汽车产量达340471辆，销量331092辆，同?分

别增长3.3倍和3.4倍。预计到2020年中国新能源汽车销量将达200万辆，实现累计销量500万

辆。电?化的动?系统将在未来?年成为中国优先发展的?向。

未来?年，法规、社会与消费者带来的降油耗压?将不断增加，混动汽车的市场份额将会?幅

提?，混动驱动系统的占有量也很可能会超过?前的预期值。由此看来，DHT的商业模式将会

有?幅改善，预测的巨?产量将可以?撑DHT产品的开发及产业化成本，从?可充分展现出此

类变速器在减重、空间尺?与复杂性??带来的优势。

作者：陈勇

现任河北?业?学新能源汽车研究中?主任、教授；吉利动?总成研究院资深总?程师（兼

职）

1990年就职于?本JATCO公司技术研发中?，在其?作19年间，作为?级技术?员曾担任4

速、5速、6速、7速轿车?动变速器（AT）和?级变速器（CVT）传动系统研发项?负责?。

回国后任吉利汽车研究院总?程师、副院长，吉利动?总成研究院副院长、资深总?程师，主

管吉利汽车变速器研发?作，成功负责开发出量产6挡?动变速器，7挡双离合器?动变速器。

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