哪种自动变速器，才能更适合纯电动车？AT、CVT、DCT和AMT不断地出现在各种讨论中。设计师总是能为消费者带来惊喜——AMT与DCT切换式的4档自动变速器。用AMT的成本优势，做到DCT的换档舒适性，将成为完美的纯电动车用4档自动变速器。

 EV为什么要用4速自动变速器？ 

EV作为新能源主力车型，用4档自动变速器，目的只有两个：一是更强的爬坡能力；二是更远的续航能力。

1.爬坡能力

第一个性能——爬坡能力，是整车动力性能的一个表现，图1显示，同样的功率对应不同坡度，车速明显不同，而最大爬坡度对应的车速与水平路面对应的车速相差4倍左右。因此，4个档位将是EV用自动变速器的首选。

选择4速自动变速器，除了爬坡能力的增强，加速及续航能力的提升也是必须的。图2中可以看到，在低速段急加速，4DCT优势明显，到了中途急加速段，因为4DCT升入更高档位而显得加速处于劣势。

2.100 km耗电量

第二个性能——100 km耗电量，根据对比4档略优，基于上述动力性能的相同条件，4DCT电耗为15.03 kW·h，减速则为15.89 kW·h。因为电机的高效率区非常广，而增加续航里程的唯一办法，就是减小电机的功率，也是匹配自动变速器的目的。换个理解方式，就是在爬坡能力或载重能力相同的条件下，电机功率会下降35%。因此，100 km电耗会下降22%～26%，也就是同样电池电量，续航能力会提升22%～26%。

 EV为什么需要4速DCT？ 

既然选择了4档，接下来用哪种自动变速器，才能更适合纯电动车？AT、CVT、DCT和AMT不断地出现在各种讨论中。①AT的优势是可以和电机外观更完美一体设计，但是成本居高不下，且国内在AT领域能力较弱，因此不会成为首选；②CVT成本控制困难及承载能力有限，面对EV的大转矩需求显得有点力不从心；③DCT的优势在中国各大主机厂均在研发燃油车DCT，也就是说，国内自动变速器路线以DCT为主，技术集中在DCT上，但较高的成本让市场有所犹豫；④AMT则是电机工程师力推的，舍弃燃油车的离合器，直接用电机主动同步后完成AMT的换档，更低的成本即可带来换档的优势本该被推广，可因为换档顿挫明显而被乘用车舍弃。

综合对比，DCT依然是首选。它的优势在于两组离合器各负责两个档位，而两个档位正好共用一组同步器，如图3所示，C1连接1、3档，C2连接2、4档，1、3档共用一组同步器，2、4档共用另一组同步器，结构紧凑且各司其职。

设计师总是能为消费者带来惊喜——AMT与DCT切换式的4档自动变速器。用AMT的成本优势，做到DCT的换档舒适性，将成为完美的纯电动车用4档自动变速器。

图3是两种自动变速器工况切换的出发点，电机区别于发动机的一个特点：峰值转矩=2倍的额定转矩，电机峰值工况是短暂的，额定工况才是长时间工作的，DCT为了短暂的峰值工况而增大自身承载能力，并非是一个理想思路。在电机的额定工况下，自动变速器以DCT模式工作，每组离合器承载电机的额定转矩；在电机的峰值工况下，自动变速器以AMT模式工作，两组离合器共同承载电机的峰值转矩。如何做到DCT与AMT切换？图4红色圈中的同步器就是为AMT模式而增加的。 

左边的双离合器从动毂，分别连接4个档位。红色椭圆圈中的同步器是负责将两组离合器的从动毂连接成一体的。整机设计中，输出轴中间的轴承设计比较困难，因为其润滑条件和负载均为机械系统中条件苛刻的零件。

轴承作为标准件，变速器仅仅集成而无须重新设计。如今，轴承企业更多的技术人才与变速器公司联合开发，推荐成品或者设计新品，满足变速器苛刻的使用条件。CAE仿真仅仅是一种虚拟计算，实际使用情况，有待台架及整车试验后方可得出结论。轴系及齿轮是变速器设计的重点。壳体的变形可以通过加强筋、局部加材料的方式应对，轴系设计却体现工程师的价值。除了结构，更多的工艺设计表现在整机试验、使用中的问题等差距。

如同双马拉车的原理，将两组离合器设计成为常闭合模式，在两组离合器被锁止成一体时候，变速器就切换为AMT模式，此时，电机的峰值转矩可以应对。图5为4个档位的DCT&AMT传递路线图。

 EV为什么要用纯电动换档机构？ 

既然是纯电动车用自动变速器，那么换档机构首选纯电动换档，这样会使换档机构简单、可靠。经过工程师的合理设计，让离合器的执行力和同步器的执行力均小于600牛，这样一组凸轮可以实现离合器和同步器的一体操作。

图6是两组伺服电机驱动两组凸轮，实现4个档位的顺序式换档。一组伺服电机驱动一组凸轮并配合一组角度传感器，可以实现1、3档的换档，另一组则是实现2、4档的换档，两组伺服电机协同工作，可以实现DCT的换档。当然，为了不牺牲舒适性的同时还具备足够动力性，电机短暂的峰值工况下，在AMT模式下不支持换档，电机退出峰值工况，返回额定工况后允许DCT模式换档。

使用伺服电机换档的优势，就是可以降低伺服系统的能耗，但是也带来润滑冷却系统相关问题。纯电动车用DCT的离合器不再需要完成起步工况，因此会减少滑魔功，即便如此，也必须控制离合器的温度。

 4-DCT的离合器 

为了解决无液压模块的冷却问题，我们特意重新设计离合器系统，增加冷却回路以便有效降低换档过程中的滑魔功，控制离合器的温度。

我们所设计的离合器，是在离合器片中间带冷却油孔，这样可以通过离心力增加润滑油流量，有效降低离合器的滑魔热。具体实现方法：如图7所示，红色圈中是摩擦片及对偶钢片加工的油孔，用于降低摩擦片及对偶片的滑魔热。图8是CAE仿真不同布置的油孔，对于不同转速、温度的控制滑魔温度的仿真计算。

当然每一种机械结构的创新，需要有加工工艺的支撑，否则就是失败的创新。对于将传统的冷却油槽从离合器表面移动到离合器中间，需要的是对油道的加工做出合理的加工指导。采用模具成型方式加工成半边离合器片，然后采用焊接方式将两半带有“表面油槽”的离合器片焊接成整体，焊接过程中需要将油槽对齐即可，否则，我们就必须采用“深长孔”钻孔工艺来满足油孔的加工。

因为采用纯电动换档机构，且齿轮采用浸油润滑方式，取消自动变速器内部油泵，提高传动效率同时降低变速器总成的成本，所以离合器也采用非压力润滑方式。图9所示曲线为离合器在分离、接合过程中的滑魔温度控制曲线，其中“使用前”为传统离合器及压力冷却方式下的摩擦片温度曲线；“使用后”为新型离合器在离心式润滑条件下的摩擦片温度曲线。目前，这款变速器还在台架上经历着对设计的各种验证，设计、加工的初衷将会在台架上回馈各位工程师。

 总结 

通过对4速DCT&AMT切换模式的自动变速器优化设计，有效提高产品的性价比，提升性能的同时降低包括自身成本及后期的使用成本和维护成本。我们相信，DCT&AMT切换的4档自动变速器，未来将成为纯电动车用自动变速器的中坚产品。