为提高车辆使用性能，电控产品在车辆上得到了广泛的应用，其中电控自动变速器就是一个典型的成功案例。自动变速器继承了MT传动效率高、结构简单、体积小的优点，克服了AMT换挡过程中动力中断舒适性差及AT燃油经济性差的缺点，是集良好的动力性、燃油经济性和乘坐舒适性为一体的新一代自动变速传动装置。车辆电控自动变速可以提高驾驶方便性，减轻驾驶员的劳动强度，提高了乘员的舒适性，是车辆传动系统发展的目标之一。现已成为各大汽车厂商和零部件供应商争相研究的新宠，有着很好的发展前景。

　　图1：自动变速器的框图

　　电控自动变速器利用车速传感器和节气门传感器等反映发动机和汽车运行工况的传感器信号，并且将车速和节流阀开关转换成电信号输入到自动变速器电控单元(ECU)中计算处理，再调整电磁阀来控制油压回路，以此来实现换挡的目的。本文介绍的是采用以Melexis为主的各类传感器，配合Renesas MCU作为主处理器的新型方案，具有集成度高、性价比高等特点。

　　图2：电控自动变速器传感器分布

　　电控自动变速器系统主要由输入信号(车速、节气门位置等)、电磁阀执行器、主动带轮、V形带和从动带轮等组成。其中，电子节气门位置传感器主要是调节油压，发动机转速传感器主要实现发动机转速信号与变速器输入轴转速信号，或者主动带轮转速信号进行比较来判断锁止离合器的接合等。车速传感器主要是确定换挡时刻，同时用于定速巡航。换挡位置开关完成档位检测。输入轴转速传感器是与车速信号、发动机转速信号一起计算出传动比是否在正常范围内。制动灯开关信号主要是控制变速杆电磁阀的工作和控制锁止离合器工作。强制降档开关防止驾驶员突然踏下油门踏板，根据节气门位置传感器检测到这一个信号，强制将档位降低。

　　产品线可以帮助工程师完成电控自动变速器的整体设计，并解决一些疑难技术问题。

　　比如说，RH850系列汽车MCU的首款产品RH850-F1x系列，配置了采用业内最先进40 nm工艺的嵌入式Flash存储器。作为汽车电子半导体解决方案供应商，瑞萨电子全新推出的RH850系列提供了多种封装类型、嵌入式Flash存储器容量和丰富的外设功能选择，强大的产品阵容将完美对应汽车车身领域的各种应用要求。且即将发布的RH850-F1x系列支持数据加密的智能加密功能，还能充分解决汽车控制节点功耗技术问题，提高ECU的负载能力。

　　Melexis是汽车传感器专线，工程师可以在此找到各类汽车传感器，包括曲轴传感器、凸轮轴传感器、EPS传感器、电子节气门位置传感器，特别是未来5年内将被各大车厂看好的带有SENT输出功能的三轴位置传感器。另外，工程师还可以得到全方位的技术支持和方案讲解。

　　以下为本方案的技术优势及相关产品推荐表：

　　1)提供一站式技术服务，面向本方案中的所有器件。

　　2)Melexis主要的设计和开发是针对汽车的电子系统，平均全球每一台汽车上都有7个迈来芯公司的传感器，产品性能高，价格便宜。

　　3)Renesas是无线网络、汽车、消费与工业市场设计制造嵌入式半导体的全球领先供应商，最具有特色的产品是第二代汽车级RH850系列处理器，它的性能超越了其他品牌的同类产品。

　　4)SGMICRO是国内一流的运放研发和生产的公司，可以实现灵活定制化产品。

　　表1：电控自动变速器方案的相关产品推荐

　　相关元件供应

　　型号：MLX90365LDC-ABD-000-RE              品牌：MELEXIS

　　制造商：Melexis Technologies NV

　　描述：IC MONOLITHIC SENSOR POS 8SOIC

　　系列：Triaxis

　　感应范围：20mT ~ 70mT

　　类型：线性，旋转式 - 可编程

　　电压 - 电源：4.5 V ~ 5.5 V

　　电流 - 电源：10mA

　　电流 - 输出(最大值)：30mA

　　输出类型：模拟， PWM

　　特性：-

　　工作温度：-40°C ~ 150°C

　　封装/外壳：8-SOIC(0.154"，3.90mm 宽)

　　供应商器件封装：*

　　自动变速器(英语：Automatic Transmission，简称：AT)，亦称自动变速箱，台湾称为自排变速箱，香港称为自动波，通常来说是一种可以在车辆行驶过程中自动改变齿轮传动比的汽车变速器，从而使驾驶员不必手动换档，也用于大型设备铁路机车。

　　液力传动系统：液力变矩器或液力耦合器连接发动机和齿轮变速系统，在功能上相当于机械式离合器。由于液力耦合器不能改变转矩的大小，且不能使发动机与传动系彻底分离，已基本被淘汰。

　　机械式齿轮变速系统：多数是行星齿轮机构，也有少数是固定轴线式齿轮机构。一般具有4-6个档的自动变速器至少需要2组行星齿轮机构，7-9个档的自动变速器至少需要3组行星齿轮机构。

　　液压操纵系统：液压油在油泵的驱动下，推动各种离合器和制动器，使变速器自动地换入各个档位。

　　电子控制系统：传感器测出车速、发动机负荷等参数，转换为电信号。电子控制单元(ECU)根据这些信号做出是否需要换挡的判断。

　　1：AT传动系统的工作原理

　　AT传动系统的结构与手动档相比，在结构和使用上有很大的不同。手动档主要由齿轮和轴组成，通过不同的齿轮组合产生变速变矩;而AT传动系统是由液力变矩器、行星齿轮和液压操纵系统组成，通过液力传递和齿轮组合的方式来达到变速变矩。其中，液力变扭器是AT最具特点的部件，它由泵轮、涡轮和导轮等构件组成，它直接输入发动机动力，并传递扭矩，同时具有离合作用。泵轮和涡轮是一对工作组合，它们就好似相对放置的两台风扇，一台风扇吹出的风力会带动另一台风扇的叶片旋转，风力成了动能传递的媒介，如果用液体代替空气成为传递动能的媒介，泵轮就会通过液体带动涡轮旋转，再在泵轮和涡轮之间加上导轮，通过反作用力使泵轮和涡轮之间实现转速差就可以实现变速变矩了。由于液力变矩器自动变速变矩范围不够大，因此在涡轮后面再串联几排行星齿轮来提高效率，液压操纵系统会随发动机工作的变化而自行操纵行星齿轮，从而实现自动变速变矩。辅助机构自动换档不能满足行驶上的多种需要，例如停泊、后退等，所以还设有干预装置(即手动拨杆)，标志P(停泊)、R(后位)、N(空位)、D(前进位)，另在前进位中还设有“2”和“1”的附加档位，用以起步或上斜坡之用。由于将其变速区域分成若干个变速比区段，只有在规定的变速区段内才是无级的，因此AT实际上是一种介于有级和无级之间的自动变速器。

　　液力自动变速器通常有两种类型：一种为横置液力自动变速器;另一种为纵置液力自动变速器。液力自动变速器电子控制通过动力传动控制模块(Power-transmissionControlModule，PCM)接收来自汽车上各种传感器的电信号输入，根据汽车的使用工况对这些信息处理来决定液力自动变速器运行工况。按照这些工况，动力传动控制模块给执行机构发出指令，并实现下列功能：变速器的升档和降档;一般通过操纵一对电子换档电磁阀在通/断两种状态中转换;通过电子控制压力控制电磁阀(PressureControlSolenoid，PCS)来调整管路油压;变矩器离合器(TorqueConverterClutch，TCC)用以控制电磁阀的结合和分离时间。

　　自动变速器主要是根据车速传感器(VehicleSpeedSensor，VSS)、节气门位置传感器(17hrottlePositionSensor，TPS)以及驾驶员踩下加速踏板的程度进行升位和降位控制。

　　2：AMT传动系统的工作原理

　　AMT、传动系统是在传统的固定轴式变速器和干式离合器的基础上，应用微电子驾驶和控制理论，以电子控制单元(ECU)为核心，通过电动、液压或气动执行机构对选换档机构、离合器、节气门进行操纵，来实现起步和换档的自动操作。AMT传动系统的基本控制原理是：ECU根据驾驶员的操纵(节气门踏板、制动踏板、转向盘、选档器的操纵)和车辆的运行状态(车速、发动机转速、变速器输入轴转速)综合判断，确定驾驶员的意图以及路面情况，采用相应的控制规律，发出控制指令，借助于相应的执行机构，对车辆的动力传动系统进行联合操纵。

　　AMT、传动系统是对传统干式离合器和手动齿轮变速器进行电子控制实现自动换档，其控制过程基本是模拟驾驶员的操作。ECU的输入有：加速踏板信号、发动机转速、节气门开度、车速等。ECU根据换档规律、离合器控制规律、发动机节气门自适应调节规律产生的输出，对节气门开度、离合器、换档操纵三者进行综合控制。

　　离合器的控制是通过三个电磁阀实现的，通过油缸的活塞完成离合器的分离或接合。ECU根据离合器行程的信号判断离合器接合的程度，调节接合速度，保证接合平顺。

　　换档控制一般是在变速器上交叉地安装两个控制油缸。选档与换档由四个电磁阀根据ECU发出指令进行控制。

　　在正常行驶时，节气门开度的控制由驾驶员直接控制加速踏板，其行程通过传感器输入到：ECU，ECU再根据行程大小，通过对步进电动机控制来控制发动机节气门开度。在换档过程，踏板行程与节气门开度并非完全一致，按换档规律要求先减小节气门开度，进入空档，在挂上新的档位后，接合离合器，随着传递发动机扭矩增大的同时，节气门开度按一定的调节规律加到与加速踏板对应的开度。

　　3：CVT传动系统的工作原理

　　CVT采用传动带和可变槽宽的带轮进行动力传递，即当带轮变化槽宽时，相应地改变驱动轮与从动轮上传动带的接触半径而进行变速，传动带一般有橡胶带、金属带和金属链等。CVT是真正的无级变速，它的优点是重量轻、体积小、零件少。与AT比较，它具有较高的运行效率，油耗也较低。但CVT的缺点也很明显，就是传动带很容易损坏，不能承受过大的载荷，因此在自动变速器中占有率较低。

　　CVT与AMT和AT相比，最主要的优点是它的速比变化是无级的，在各种行驶工况下都能选择最佳的速比，其动力性、经济性和排放与AT相比都得到了很大的改善。但是CVT不能实现换空位，在倒位和起步时还得有一个自动离合器，有的采用液力变矩器，有的采用模拟液力变矩器起步特性的电控湿式离合器或电磁离合器。CVT采用的金属带无级变速器与AT一般所用的行星齿轮有级变速器比较，结构相对简单，在批量生产时成本可能低些。