TCU（Transmission Control Unit），變速箱控制單元，用于車輛自動換檔變速控制的電子控制單元，是汽車電控的一個重要組成部分，其采用計算機和電力電子驅(qū)動技術(shù)實現(xiàn)車輛的自動變速，能消除駕駛員換檔技術(shù)的差異，減輕駕駛員的疲勞程度，提高行車安全性、動力性能及經(jīng)濟性。

DCT（Dual Clutch Transmission），雙離合器自動變速器，一種一直處于風(fēng)口浪尖的自動變速器。

為何在DCT面臨考驗的同時，整車廠依然加大布局力度？干、濕兩類DCT有何差異？ TCU何以激發(fā)DCT性能？TCU的硬件設(shè)計及發(fā)展方向如何？今天我們就來做個簡單的科普，帶大家了解一下DCT及DCT TCU的相關(guān)知識。

DCT介紹

DCT技術(shù)可以追溯到上個世紀(jì)三、四十年代，在AT技術(shù)出現(xiàn)之前就被發(fā)明出來，只是受限于當(dāng)時的電子控制技術(shù)，DCT技術(shù)漸漸被人們遺忘。直到上世紀(jì)80年代，保時捷和奧迪將該項技術(shù)應(yīng)用在賽車上用于提升賽車性能，DCT技術(shù)才真正的被應(yīng)用于車輛上。而對于民用車，2002年搭載DSG的大眾高爾夫R32獲得成功標(biāo)志著DCT的民用車之旅正式開啟。

圖1 大眾DSG

DCT從結(jié)構(gòu)上可分為干式和濕式DCT。

干式DCT的結(jié)構(gòu)與MT更接近，離合器沒有油液，不需要散熱系統(tǒng)，具有傳動效率高、油耗低等優(yōu)點。但是這種結(jié)構(gòu)容易導(dǎo)致頓挫、離合器過熱等異常。

濕式DCT則將多片離合器浸沒在油液里，這樣的結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，體積和重量也隨之增大，傳動效率較干式低。但優(yōu)點則是有很好的散熱系統(tǒng)，能承受更大的沖擊和扭力，并且結(jié)合的平順度更好。

Q A &

優(yōu)點有哪些？

成本低

很多人以為雙離合變速器結(jié)構(gòu)(圖2)復(fù)雜，成本會很高。但其實基于手動變速器核心原理開發(fā)的雙離合結(jié)構(gòu)比普通行星齒輪組簡單，其核心技術(shù)在于雙離合器模塊、扭振減震器模塊和控制模塊這三大模塊，它們相當(dāng)于變速器的心臟和大腦，所以雙離合變速器成本較AT、CVT等變速箱是略低的，尤其是體積更小的干式雙離合變速器。

圖2 DCT 結(jié)構(gòu)

傳動效率高

DCT用離合器代替了AT的液力變矩器，此時檔位的動力傳動就由之前的軟連接變成了硬連接，連接方式與MT類似，該結(jié)構(gòu)使得DCT的傳動效率顯著提升。同時，傳動效率的提升也降低了油耗。

換檔速度快

DCT相當(dāng)于兩組變速器集成在一起，當(dāng)一個檔位工作時，下一個檔位的齒輪已經(jīng)結(jié)合，換檔時，只需要當(dāng)前檔位的離合器分離，下一個檔位的離合器結(jié)合即可。這種換檔理論上可以做到無縫連接，但實際操作中，由于換檔的準(zhǔn)確性和平順性，目前DCT的換檔速度在200ms左右，這個速度就算是專業(yè)賽車手都自嘆不如。

Q A &

缺點是什么？

既然DCT有那么多的優(yōu)點，那又為何直到現(xiàn)在才被廣泛應(yīng)用，它的缺點又有哪些？主要有：抖動、頓挫及動力中斷。首先，分析DCT的結(jié)構(gòu)不難看出，DCT沒有液力變矩器，換檔沖擊的緩沖只能依靠離合器的結(jié)合方式，離合器的結(jié)合需要被精確控制，否則就會出現(xiàn)離合器片燒蝕或者抖動的情況。另外，控制系統(tǒng)的設(shè)定需要經(jīng)過大量的實驗驗證及數(shù)據(jù)積累，設(shè)計者需要考慮到各種各樣的行使工況及極端環(huán)境的影響才能設(shè)計出完美的控制邏輯。總結(jié)DCT主要的缺點在于：

離合器的物理特性及壽命

控制系統(tǒng)的性能

離合器的物理特性和壽命與現(xiàn)階段的材料技術(shù)有關(guān)，隨著新型材料的不斷研究，將來會出現(xiàn)性能更加優(yōu)異的離合器產(chǎn)品。而對于控制系統(tǒng)的性能，就與下面要介紹的TCU息息相關(guān)。

DCT TCU硬件介紹

控制系統(tǒng)是DCT系統(tǒng)的核心部件，主要由傳感器、TCU和執(zhí)行負(fù)載組成，如圖3所示。

圖3 TCU控制系統(tǒng)

TCU承擔(dān)著DCT傳感器信號采集、處理、傳輸以及負(fù)載驅(qū)動，與整車之間進(jìn)行通信、信息交互、實時監(jiān)控DCT運轉(zhuǎn)情況、故障上報等功能。TCU硬件按照功能可分為信號采集、通訊、負(fù)載驅(qū)動模塊等。

信號采集模塊：采集變速箱內(nèi)溫度、壓力、轉(zhuǎn)速等各種監(jiān)測信號，輸入控制器內(nèi)微處理器進(jìn)行分析處理。

驅(qū)動模塊：驅(qū)動變速箱內(nèi)電磁閥、電機、繼電器等負(fù)載，使其完成預(yù)期動作。

DCT TCU的硬件性能直接影響控制系統(tǒng)的應(yīng)用范圍，DCT的控制系統(tǒng)相比較與AT、CVT更為復(fù)雜，它配備了更多的傳感器及電磁閥、電機等；使用環(huán)境也更為惡劣，工作溫度更高、振動強度更大。工程師在開發(fā)中需要面對比以往更為嚴(yán)苛的需求輸入，這也為TCU的硬件開發(fā)帶來挑戰(zhàn)。

那么DCT TCU何以在惡劣的環(huán)境中驅(qū)動如此復(fù)雜的結(jié)構(gòu)呢？又如何保證其能夠滿足環(huán)境、壽命要求？TCU承擔(dān)車輛運行核心功能，怎么保證車輛運行安全？往下戳↓↓↓

嚴(yán)格的硬件設(shè)計

聯(lián)合電子變速箱控制器研發(fā)團隊在得到系統(tǒng)需求后，詳細(xì)分析每一條項目需求，制定設(shè)計方案并通過方案評審，最終輸出滿足各項需求的設(shè)計方案。開發(fā)過程中，需求分析、信號完整性、EMC、worst case計算、pspice仿真、DFMEA等方法都融入到產(chǎn)品開發(fā)中；熱保護(hù)、過流保護(hù)、故障診斷等安全機制全面覆蓋設(shè)計模塊，以此保證開發(fā)產(chǎn)品的質(zhì)量。

全面的測試驗證

電氣性能測試(圖4)

對TCU進(jìn)行多種極限工況的功能測試，在產(chǎn)品開發(fā)完成或批量生產(chǎn)之前，驗證TCU的硬件質(zhì)量，驗證其電氣性能是否符合需求。

圖4 TCU 電氣性能測試

環(huán)境耐久測試(圖5)

模擬TCU在實際車輛使用中各種環(huán)境下的工作情況，全方位驗證TCU的工作性能。

圖5 TCU 環(huán)境耐久測試

EMC性能測試(圖6)

檢驗TCU的EMC設(shè)計性能，是否滿足車輛所要求的輻射和抗干擾的能力。

圖6 TCU EMC實驗

完善的功能安全

聯(lián)合電子DCT TCU按照ISO26262標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行安全設(shè)計，功能安全等級可根據(jù)客戶需求進(jìn)行設(shè)計確定，依靠完善的功能安全設(shè)計流程，規(guī)避風(fēng)險保證行車安全。

圖7 TCU 功能安全開發(fā)

未來發(fā)展方向

DCT憑借其自身優(yōu)良特性，在現(xiàn)階段的自動變速箱中占據(jù)了越來越多的份額，與之匹配的TCU也將不斷優(yōu)化，功能更強，性價比更高。同時，隨著汽車電氣化的發(fā)展，匹配電動汽車的兩檔或其他形式變速器成為發(fā)展趨勢，對TCU的要求也會隨之延伸。聯(lián)合電子積極布局新能源汽車變速控制的研究，未來繼續(xù)為廣大客戶提供先進(jìn)的產(chǎn)品和解決方案。