2022-12-07 來源： 作者：伊頓康明斯
概述
如今，商用車氣控AMT市場(chǎng)發(fā)展迅速,，AMT自動(dòng)變速箱在商用車整車安全系統(tǒng)中有著重要的作用,。除了需要與整車制動(dòng)系統(tǒng)深度集成,，AMT自動(dòng)變速箱也需要考慮自身系統(tǒng)的安全性,。
贏動(dòng)變速箱的系統(tǒng)設(shè)計(jì)非常注重安全性,，在功能設(shè)計(jì)上會(huì)與整車制動(dòng)系統(tǒng)深度集成,，同時(shí)也考慮各種極端工況下的安全策略,，比如變速箱故障,、整車通訊丟失以及其他可能存在的失效情況，通過增加系統(tǒng)冗余性設(shè)計(jì)以及對(duì)應(yīng)的安全策略,，確保整車駕駛安全,。這些安全策略包括怠速限扭和緊急停車功能（目前國(guó)內(nèi)、外AMT中獨(dú)有的）,，自動(dòng)回空擋功能,、發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)、自動(dòng)起步與防碰撞系統(tǒng)的集成等,。
一,、贏動(dòng)AMT變速箱與整車安全系統(tǒng)的集成
（一）與液力緩速器的集成
根據(jù)液力緩速器工作特性，自動(dòng)變速箱在液力緩速器工作時(shí)會(huì)適當(dāng)提高降擋點(diǎn),，提升發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為緩速器提高冷卻能力,，以保證緩速器工作能力。當(dāng)緩速器水溫或油溫過高時(shí),，變速箱還會(huì)進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,，最大化提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，讓緩速器工作能力快速恢復(fù),，確保制動(dòng)安全,。
（二）與發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)制動(dòng)的集成
發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)制動(dòng)的工作特性是轉(zhuǎn)速越高制動(dòng)功率越大。自動(dòng)變速箱在缸內(nèi)制動(dòng)工作時(shí)會(huì)提高降擋點(diǎn),，提升發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,，從而提高發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)制動(dòng)功率。除此以外，在贏動(dòng)變速箱的Low模式（低速擋）下,，變速箱會(huì)最大化提高發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,，充分發(fā)揮發(fā)動(dòng)機(jī)缸內(nèi)制動(dòng)的制動(dòng)能力,，保證在大坡上的車輛制動(dòng)安全,。
（三）與防碰撞系統(tǒng)或AEBS的集成
贏動(dòng)變速箱具有跟乘用車一樣的自動(dòng)起步功能，司機(jī)松開腳剎后,，車輛自動(dòng)緩慢起步蠕行,，讓司機(jī)有更舒適的駕駛感受。但在防碰撞系統(tǒng)或者AEBS激活時(shí),，為避免與制動(dòng)系統(tǒng)沖突,，自動(dòng)起步功能會(huì)暫停激活，直到司機(jī)踩油門起步或者回空擋后再進(jìn)擋,。另一方面,，從安全性角度考慮，當(dāng)防碰撞系統(tǒng)或者AEBS有故障時(shí),，自動(dòng)起步功能也會(huì)被禁用,。
二、贏動(dòng)AMT變速箱的安全功能設(shè)計(jì)
（一）緊急停車功能
在整車行駛過程中,，如果出現(xiàn)傳動(dòng)系無法斷開的故障,，比如離合器無法打開并且變速箱無法回空擋同時(shí)發(fā)生，司機(jī)需要停車就需要克服發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速扭矩,，造成制動(dòng)停車距離長(zhǎng)甚至停車?yán)щy的情況,，存在潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)。
（1）SAE標(biāo)準(zhǔn)
為了解決這種情況下車輛緊急停車的問題,，伊頓康明斯引領(lǐng)開發(fā)了與發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)的深度安全集成,。在美國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)（SAE）討論確定了一組報(bào)文和規(guī)范，由SAE J1939發(fā)布確定,，其中定義了在緊急狀態(tài)下的安全報(bào)文接口,，包括四個(gè)信號(hào)（見表1）。
表1 緊急停車功能相關(guān)報(bào)文和信號(hào)
伊頓康明斯是第一家根據(jù)規(guī)范全面實(shí)施這些功能的公司,。北美的所有OEM（比如PACCAR / Peter bilt / Kenworth,，Navistar / International，DTNA / Freightliner和Volvo）已同意為贏動(dòng)AMT執(zhí)行此功能,。伊頓康明斯在實(shí)施該功能方面處于領(lǐng)先地位,，其他AMT制造商目前也在努力開發(fā)實(shí)施該功能，雖然目前尚未見其他AMT實(shí)現(xiàn)此功能,，但在不遠(yuǎn)的將來,，在北美，這一特征將被視為先進(jìn)的關(guān)鍵的技術(shù)，并將成為：防止所有氣控AMT意外出現(xiàn)車輛非正常移動(dòng)的技術(shù)規(guī)范,。實(shí)現(xiàn)該功能,，將提升整車在緊急情況下的安全等級(jí)，體現(xiàn)安全為本的產(chǎn)品特性,。
在國(guó)內(nèi),，伊頓康明斯已率先與所有匹配的發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)此功能，并克服重重困難將此功能作為新車匹配量產(chǎn)驗(yàn)收指標(biāo)之一,。由此可見,，伊頓康明斯推行安全功能的決心和力度，以及秉承安全第一的理念,。
（2）如何實(shí)現(xiàn)
緊急停車功能考慮了兩種情況下的緊急停車：一種是整車通訊正常情況下的傳動(dòng)系無法斷開故障,，比如變速箱供氣源斷開；另一種是傳動(dòng)系無法斷開并且變速箱跟整車的通訊斷開,，比如TCU意外斷電,。
在通訊正常的情況下，系統(tǒng)通過怠速熄火功能實(shí)現(xiàn)安全停車,。當(dāng)司機(jī)踩剎車停車發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速降低到怠速以下,，TCU會(huì)通過ESR報(bào)文發(fā)出怠速熄火指令，ECU將直接斷油停噴,，避免發(fā)動(dòng)機(jī)怠速扭矩繼續(xù)輸出,，從而讓車輛沒有風(fēng)險(xiǎn)地停車。如圖1所示,，發(fā)動(dòng)機(jī)AEPT（實(shí)際扭矩百分比）在收到怠速熄火指令后降為0%,。
圖1 怠速熄火功能
當(dāng)變速箱與整車通訊斷開的時(shí)候，系統(tǒng)通過怠速限扭功能實(shí)現(xiàn)安全停車,。由于發(fā)動(dòng)機(jī)ECU無法收到TCU發(fā)出的報(bào)文指令,，這個(gè)時(shí)候需要發(fā)動(dòng)機(jī)限制怠速扭矩到最低水平，該扭矩值在上電之初變速箱通過TCFG2報(bào)文廣播出來,，由于發(fā)動(dòng)機(jī)的怠速扭矩能力大大減小,，可以確保該緊急情況下的停車安全。如圖2所示,，發(fā)動(dòng)機(jī)怠速下的AEPT（實(shí)際扭矩百分比）限制在了10%,。
圖2 怠速限扭功能
（3）集成該功能的主要作用和好處
該功能的目的不僅僅是減少車輛的制動(dòng)距離。好處之一是可以讓司機(jī)輕松自信地停止車輛非正常移動(dòng),。在較高擋位下執(zhí)行時(shí),，停車距離并不是很重要，因?yàn)閺陌l(fā)動(dòng)機(jī)到整車制動(dòng)器的扭矩倍增量要小得多,。當(dāng)通過較高擋位的變速箱倍增時(shí),，制動(dòng)器通?？奢p松克服發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩。駕駛員可以在高速擋時(shí)更輕松地停止發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng),。但此功能最主要的作用是當(dāng)傳動(dòng)系以低速完全接合且變速箱在其低擋時(shí)（1擋速比：14.43,，倒擋速比：16.92），此時(shí)從發(fā)動(dòng)機(jī)到整車制動(dòng)器的扭矩倍增量（乘以14.43或16.92）要大得多,，以及整車在其他未知的移動(dòng)環(huán)境下需要緊急停車時(shí)（比如低速倒車入庫(kù),，后方有人指揮時(shí)，如果整車停不下來,，就會(huì)比較危險(xiǎn)）,。在這些情況下,，整車停車距離可能是無法預(yù)估的,。但整車集成此功能后，低速緊急停車距離制動(dòng)距離可以縮短1.5m左右,，這樣司機(jī)可以輕松應(yīng)對(duì)發(fā)生的意外情況,，避免安全事故產(chǎn)生。
（4）為什么緊急時(shí)不采用關(guān)整車鑰匙電來進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)熄火
整車意外出現(xiàn)故障時(shí)以及在某些特殊情況下,，駕駛員的行為反應(yīng)以及反應(yīng)時(shí)間是不同的,，無法100%保證每位駕駛員及時(shí)、正確地做出關(guān)鑰匙動(dòng)作,，潛在危險(xiǎn)因素依然存在,，相比來說，軟件內(nèi)部進(jìn)行自動(dòng)保護(hù)（此功能）會(huì)更可靠,。
（5）是否安全
贏動(dòng)AMT在激活此功能前會(huì)自行多次嘗試斷開傳動(dòng)系（如打開離合器,、變速箱回空擋），只有當(dāng)TCU完全確定傳動(dòng)系統(tǒng)無法正常斷開時(shí)才會(huì)激活此功能,。一旦發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩與車輛制動(dòng)器發(fā)生沖突,，由于變速箱被傳動(dòng)扭矩鎖緊，此時(shí)變速箱會(huì)更難回空擋來斷開傳動(dòng)系,，TCU必須執(zhí)行此功能（發(fā)動(dòng)機(jī)怠速熄火）,。所以，TCU與發(fā)動(dòng)機(jī)ECU正常通訊時(shí),，不存在誤報(bào)此功能的行為,；而對(duì)于TCU離線或斷電這種故障模式，則更不會(huì)產(chǎn)生誤報(bào)行為,，因?yàn)榇藭r(shí)需要發(fā)動(dòng)機(jī)ECU自行限制怠速扭矩,，實(shí)現(xiàn)停車保護(hù)。
（二）自動(dòng)回空擋功能（Auto Neutral）
在變速箱停車在擋（前進(jìn)擋或者倒擋）狀態(tài)下,，司機(jī)拉起手剎后,，變速箱會(huì)自動(dòng)回空擋,，避免傳動(dòng)系異常結(jié)合，確保車輛安全,。
當(dāng)自動(dòng)回空擋激活后,，儀表會(huì)提示變速箱自動(dòng)回空擋（AN)，需要司機(jī)將換擋手柄切回N擋,，再次行車時(shí)重新選擇D擋,。
（三）發(fā)動(dòng)機(jī)超速保護(hù)功能
在各種模式下（D/M/L/R)，如果發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速非常高超過了高怠速,，變速箱會(huì)強(qiáng)制升擋降低發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速,，保護(hù)發(fā)動(dòng)機(jī)，確保行車安全,。
（四）冗余設(shè)計(jì)
為確保系統(tǒng)在某些部件出現(xiàn)故障的情況下仍能正常駕駛,，贏動(dòng)變速箱有多處冗余設(shè)計(jì)。包括輸入軸傳感器,、備用CAN通訊,、兩路電源設(shè)計(jì)以及換擋手柄支持PWM硬線信號(hào)，他們?cè)谙到y(tǒng)相關(guān)零部件產(chǎn)生故障的情況下,，仍能使得變速箱以跛行模式運(yùn)行,，最大程度讓司機(jī)安全方便駕駛回服務(wù)站進(jìn)行維修。
總結(jié):
如今,，商用車AMT市場(chǎng)接受度越來越高,，贏動(dòng)自動(dòng)變速箱在為卡友帶來舒適駕駛感受的同時(shí)，也無時(shí)無刻不關(guān)注著整車的系統(tǒng)安全,。贏動(dòng)下一代控制器還會(huì)再次提高系統(tǒng)安全等級(jí),，帶來更完善的安全策略。
