兼顾降低冲击度和减小滑磨功的DCT换挡控制研究

申请上海交通大学硕士学位论文兼顾降低冲击度和减小滑磨功的DCT换挡控制研究 院 系：机械与动力工程学院 专 业：机械设计及理论 学 号： 1090209137 硕 士 生： 袁淑雷 导 师： 陈 俐（副教授）上海交通大学 机械与动力工程学院汽车工程研究院 汽车电子控制技术国家工程实验室2012年2月A Dissertation Submitted to Shanghai Jiao Tong University for the Degree of Master of ScienceCONTROL STRATEGIES TO REDUCE BOTH THE FRICTIONAL ENERGY LOSS AND JERK LEVEL DURING DCT GEARSHIFTS School: School of Mechanical EngineeringSpecialty: Mechanical Design and TheoryStudent ID: 1090209137Author：ShuLei YUANAdvisor: Associate Prof. Li CHENNational Engineering Laboratory of Automotive Electronic Control Technology,Institute of Automotive Engineering,School of Mechanical Engineering,Shanghai Jiao Tong UniversityShanghai, People Republic of ChinaFeb. 2012上海交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权上海交通大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。保密，在_年解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密。（请在以上方框内打“”）学位论文作者签名： 指导教师签名：日期： 年 月 日 日期： 年 月 日上海交通大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名： 日期： 年 月 日4上海交通大学学术硕士学位论文 摘要兼顾降低冲击度和减小滑磨功的DCT换挡控制研究摘 要双离合器自动变速箱（DCT, Dual-Clutch Transmission）是当前汽车变速箱发展中较为前沿的研究方向之一。这是因为它独特的结构能够同时集合传统手动变速箱（MT）的高机械效率和传统自动变速箱（AT）的乘坐舒适性及驾驶方便性等方面特点。降低冲击度和减小滑磨功一直被视为传统的离合器控制研究中难以做到两全其美的一组矛盾。若TCU控制器使冲击度降低了，则滑磨功增加了；反之，若滑磨功减小了，则冲击度又上升了。本论文从控制理论上对同时降低冲击度和减小滑磨功的可能性进行讨论，然后对DCT的换档瞬态过程进行细致的分段分析，从而有针对性地应用先进的控制器策略，实现冲击度和滑磨功这一组矛盾间更新更好的平衡点。首先，本论文对双离合器变速箱的换挡过程进行基于一定假设下的动力学建模，建立一个简化的刚体模型，暂时忽略了动力传动系统中的弹性元素、阻尼元素等次要因素。同时，也对传动系统链的外部因素进行了简化处理。针对DCT换挡中瞬态过程的特殊性，本论文对DCT的每个换挡操作进行了分阶段细化分析，主要是依据每组离合器的“分离”、“滑磨”和“锁合”三种状态下的不同动力学特性。然后，本论文中首先尝试将模型参考控制法（MRC，Model Reference Control）应用到双离合器自动变速箱的协调控制中。根据模型参考控制法的原理，选择将DCT换挡结束时的动力学状态作为参考模型（RM，Referenced Model），即作为TCU控制器作用的方向，指导被控对象的运行。在MRC控制器的配置与调试过程中，将降低冲击度和减小滑磨功作为两个主要的控制品质参考标准。最后，基于MATLAB/Simulink平台，应用状态空间表达式，建立了DCT换挡瞬态过程的数学模型，进行仿真验证及对比测试。通过与对照模型的对比研究，可知模型参考控制法可以有效地降低换挡时冲击度总体水平(不仅限峰值)，同时能够减小离合器片的摩擦而造成的滑磨功损失。此外，换挡过程也变得更加迅捷。因而，通过合理的动力学系统建模和细致的控制器配置设计，模型参考控制法（MRC）可以有效地提升双离合器变速箱（DCT）的换挡品质，具有很好的市场应用前景。尤其是对于我国的汽车制造业在自动变速领域较弱、而在手动变速箱方面经验成熟的特点，下一代应用型DCT的开发与研究对于我国自主变速箱的发展具有非常现实的意义。关键词：DCT，DSG，dual clutch, 双离合器，冲击度，滑磨功，MRC，模型参考控制，仿真，数值模型，换挡 第 VI 页上海交通大学学术硕士学位论文 ABSTRACTCONTROL STRATEGIES TO REDUCE BOTH THE FRICTIONAL ENERGY LOSS AND JERK LEVEL DURING DCT GEARSHIFTSABSTRACTThe dual-clutch transmission (DCT) is one of the most convenient and efficient practical transmissions in the world nowadays. It has high mechanical efficiency similar to traditional manual transmission (MT) and realized similar power shifts as automatic transmissions (AT) have. Because our local automotive companies have a long experience on the production of manual gearboxes, the development of DCT is of great practical significance for China.The old contradiction between reducing jerks and reducing frictional energy losses has been a serious problem in the study of traditional clutch control. If we want to reduce the level of jerks, then more frictional energy loss will be caused. Otherwise, if we reduce the frictional energy loss, then the level of gearshift jerks will rise. This thesis reconsiders the contradiction very carefully by finding out the real dominating time zone of jerks and friction occurring, and applies new control strategies to achieve new better balance between the old contradictions. This thesis firstly sets up a new transient dynamic model of DCT gearshifts under a basic assumption that: the transmission is a multiple-degree-of-freedom (MDOF) rigid body system, without any stiffness or damping coefficient along the driveline. Besides, some other surrounding factors are also simplified in the model, without losing the major dynamic characteristics of the system. The interruption to the system inputs is neglected too. For simulation comparison, another benchmark model is founded as well.The control strategy of this thesis is concentrating on improving the performance of gearshifts on two main aspects: depressing the longitudinal jerk and decreasing the frictional energy dissipation. The model reference control method (MRC) is proposed and applied to realize the goals above, and the final locked mode of the DCT gearshift is chosen as the referenced model to instruct the running direction of the plant.Finally, analytical models have been set up on the platform of MATLAB/Simulink based on the dynamic and mathematical derivation, with no usage of professional toolboxes. By investigating the transient responses of gear shifting simulation, it has evidently shown that the MRC method can greatly improve the performance of dual-clutch transmission by reducing both the vehicle jerk level and frictional energy loss. Besides, the DCT gearshifts are achieved responding quicker eventually.In summary, this thesis spans from the DCT dynamic modeling, MRC controller design and numeric simulations. The general gearshift of a DCT is carefully analyzed and divided into several stages for better dynamic derivation and controller design. It is the first time that the MRC method is applied on the control of DCT transmissions, which is proved to be a wise choice of DCT controlling strategy in this thesis.Keywords: DCT, DSG, dual clutch transmission, direct shift gearbox, MRC, model reference control, model, reference model, jerk, friction loss, gearshift上海交通大学学术硕士学位论文 目录目 录摘 要IABSTRACTIII目 录V第一章 绪 论11.1 前言11.2 课题提出的背景21.3 DCT的结构及原理简介31.3.1 结构及工作原理31.3.2 干式与湿式61.3.4 执行机构81.3.4 小结121.4 DCT的优缺点及发展现状121.4.1 优缺点分析131.4.1 发展历史及现状151.5 本论文研究的主要内容171.6 本论文的组织架构17第二章 DCT换挡分析192.1 控制目标192.1.1 冲击度192.1.2 滑磨功212.2 换挡阶段分析222.3 离合器控制24第三章 动力学分析及建模273.1 发动机模型283.2 单离合器模型303.3 行驶阻力模型313.3.1 轮胎阻力323.3.2 风阻333.3.3 坡度阻力333.3.4 总阻力333.4 系统模型343.4.1 动力学假设343.4.2 动力学模型353.4.3 参考模型37第四章 模型参考控制器设计394.1 模型参考控制法394.2 控制方程的状态表达式404.3 DCT换挡控制图41第五章 数值仿真及讨论435.1 数值模型435.2 结果及讨论455.2.1 1档切2档455.2.2 2档切3档525.2.3 5档切6档565.2.5 5档切4档605.2.5 小结64第六章 总结及展望656.1 研究内容及成果656.2 本论文创新点666.3 研究展望66参 考 文 献68备 注72图 录（附录1）73表 录（附录2）74符号与缩写（附录3）75致 谢77攻读硕士学位期间已发表或录用的论文错误！未定义书签。 上海交通大学学术硕士学位论文 第一章 绪论第一章 绪 论本章主要对本论文的课题背景、课题内容和研究方法进行介绍性的综述。同时，对双离合器自动变速器即DCT的物理结构特点、工作原理、市场应用情况及反馈问题等也做出一定的介绍，以便为后面的具体研究与分析打下基础。1.1 前言科学技术的日新月异，助推着人类社会的不断演变和进步。反之，人类社会的不断进步、人民生活水平的不断提高，又激励着科研工作者们继续永无止境地向科技革命的更高层次迈进、鞭策着经营管理者们继续努力不懈地向组织领导体制的更深阶次改进。直立行走，人而之为自由人；机械、能源革命，人而驾车驭制天下。随着20世纪90年代末的到来，信息革命以美利坚众和国为源点向全世界范围内扩展开来，互联网技术雄势崛起、风起云涌，电子产品应时而生、遍地开花，即使传统的工业行业，也开始试图逐步地结合电子计算机的强大计算功能和优秀控制能力（相比之下，除了控制技术应用，控制基础理论自上个世纪以来发展缓慢），聪明勤劳的人们正在不断地把计算机科学技术应用到工作、生活的方方面面中来，从而不断提升人们主观可感的生活品质、提高物质性的幸福指数。相对于IT业，汽车行业是一个相对慢速和稳定的行业。但是，物竞天择的规律始终适用于任何行业。对于技术型企业来讲，技术创新是企业生存和发展的核心要素。因此，对于如今21世纪全球化经济下各大有实力的大中型汽车类公司，在保证当前一代产品的供货量以迎合市场短视的需求以保证最大的企业经营效益之外，研发部门则要着力于开发着眼于下一代的未来汽车技术及产品，以能保证企业的长远经营和市场的占领及拓展。本人作为上海交通大学汽车工程研究院汽车电子研究所的在读研究生，阶段内主要研究汽车动力系统中的电子控制技术及虚拟仿真。在学科导师的指导下，综合比较了国内外领域内的科研工作者的研究方法和成果，在本论文的研究中运用计算机控制技术，率先尝试把控制理论中的模型参考控制法（MRC, Model Reference Control）应用到汽车双离合器自动变速器的优化控制上来，从而得到比目前消费市场上的各类型变速器（如手动变速器 Manual Transmission、 自动变速箱 Automatic Transmission等）更好的动力性、乘坐舒适性及燃油经济性等综合性能，希望在下一代汽车动力传动系统的发展中作出微薄的贡献。1.2 课题提出的背景随着经济的发展、人民生活水平的不断提高，人们对汽车品质的要求也水涨船高。汽车制造商、零部件制造商们（如变速箱制造商、轮胎制造商、车门制造商、座椅制造商等）不断地改进已有制造工艺，使各自生产出来的产品能够更加符合客户不断升级的需求。特别是进入新千年以后，随着电子技术和计算机技术的应用和普及，先进电子技术在汽车上的集成极大地提高了汽车的动力性、经济性、舒适性和操纵性。因此，电子控制技术在汽车上的应用吸引了各大汽车企业的研发部门和世界各高校科研院所的许多兴趣，并且从政府到企业，都投入了巨大的人力物力财力，使得汽车电子控制技术得到了日益广泛的发展和应用。现在的汽车系统正在逐步地实现电子化、自动化。传统的手动变速箱（MT）的最大优点是传动系统的机械效率高，能够达到96.2%1，但是它是非动力换挡，尤其在市区等红绿灯较多的环境中行驶时，由于需要经常换挡，使得汽车的动力被频繁切断，节气门开度急剧变化，致使发动机的转速变化较大，非稳定工况强烈，从而导致汽车尾气中污染物较多，而且振动冲击度大，乘坐舒适度差。而匹配自动变速器的汽车，实现自动换挡，发动机工况相对比较稳定，且能使发动机在较低排放的转速范围内工作，从而降低了排放污染。目前的自动变速器（AT）的机械效率不超过84.6%1，但是能够实现动力换挡，因此减轻了驾驶员的劳动强度、提高了行车安全性。对于装备MT的汽车，驾驶员需要同时控制离合器开合和换挡手柄的选换挡操作；而对于装备AT的汽车，驾驶员则仅需通过控制加速踏板就可以实现对汽车的控制，因而驾驶员可以把更多的注意力集中于观察道路和交通情况，提高了汽车的行车安全性。目前，据统计，城市客车和公共汽车上自动变速器的装车率，美国达到100%，欧洲发达国家在90%以上；在轿车上，日本中高级轿车上装用自动变速器的车辆比例超过了80%，美国则一直在90%以上。然而，自动变速箱中有一个独特的昂贵的传动元件液力变矩器，它是传统自动变速器实现动力换挡的关键。液力变矩器的制造工艺复杂、生产成本高，使得装备AT的汽车的价格上升。另外，因为液力变矩器中的动力传递完全依赖于液体相对运动时的粘滞力，类似于摩擦作用，其工作时能量损耗大，能量传递效率低，并且许多传动链上的动能被转变成热量积聚在变矩器内部，温度上升。虽然变速箱内的冷却液会吸收热量，但是仍旧给设备的散热系统造成很大压力，加快了动力系统的老化，缩短了汽车传动系统的使用寿命。新型的双离合器自动变速器 (DCT, Dual-Clutch Transmission) 则在很大程度上解决了以上问题，它通过引进不同于传统的单离合器变速器的双离合器结构，通过合理的控制系统，实现了类似于传统自动变速箱的动力换挡性能，而不再需要引入液力变矩器设备，提高了效率，降低了成本。双离合器自动变速箱动力建模、控制系统及数值仿真的研究近年来已经迅速成为一个讨论热点。我国的汽车工业起步较晚，并且前期发展缓慢。近年来，随着国家经济实力的不断壮大，政府对自主汽车工业的重视以及陆续出台的优惠政策措施的激励，涌现出了以东风、一汽、上汽等为首的国有大型汽车企业，中国汽车工业发展迅速，其总产量已经跃居世界第二位4，按照目前发展势头估计，在不远的将来，中国的汽车总产量将超过美国成为世界第一产车大国和汽车消费大国。然而，我国在汽车关键技术的发展方面却远远落后于汽车总产量的发展，汽车产量中的很大一部分是与外国品牌合资完成。虽然国内自主品牌在国家相关政策的扶持下，已经逐步壮大，但总体而言，技术开发能力还比较弱，特别是在自动变速器的开发方面。自动变速器经过70年的发展到今天已经形成了几种主流的结构形式3：采用液力变矩器及行星齿轮传动结构的传统自动变速器、采用钢带传动结构的无级变速器、在传统手动变速器基础上附加自动控制系统的自动机械变速器、将传统的自动变速器技术与手动变速器技术的相结合的新型双离合器自动变速器。双离合器变速器是目前国际上自动变速器的最新技术。国家相关科技部门也对双离合器自动变速器技术的自主发展十分关注，“十一五”国家863计划就将轿车用双离合器自动变速器作为了汽车新技术研究专项。目前，双离合器自动变速器的相关技术研究已在国内外成为了热点问题。1.3 DCT的结构及原理简介1.3.1 结构及工作原理一般的双离合器自动变速器（DCT）的分解结构如下图（图1-1和图1-2）所示。在图1-1中，变速器拥有六个前进档和一个倒档、两组离合器。两个离合器采用同心布置结构，使得整个变速器总成具有较短的轴向长度。图中外侧标记为红色的离合器是奇数档离合器，本论文中简称为离合器C1；离合器C1连接1档、3档、5档。图中内侧标记为绿色的离合器是偶数档离合器，本论文中简称为离合器C2；离合器C2连接2档、4档、6档及倒档（R档）。两个离合器分别通过花键与两个输入轴固接，奇数档位输入轴为输入一轴，偶数档位输入轴为输入二轴，为了实现两个平行的输入路径，输入二轴被设计成空心轴，两输入轴之间通过轴承支撑。与两个输入轴对应的是两个变速器输出轴，两输出轴通过后端的齿轮与差速器输入齿轮连接，使得两输出轴都经过差速器输出动力。DCT中各个档位的换挡通过在传统手动变速器中所广泛使用的同步器来实现。同步器则通过支撑在变速器壳体上的拨叉来推动。离合器的结合分离以及拨叉的移动均由DCT执行机构控制完成。假设双离合器自动变速器以某一档位运行，输入扭矩通过离合器的主动部分经过离合器C1传递到输入一轴，再经过输入一轴上的这一档位对应的齿轮传递到对应的同步器，然后传递到变速箱输出轴。变速器电控单元（TCU, Transmission Control Unit）根据当前的各路传感器的信号判断变速器是否进入下一个档位，如果判断将进入下一档位，则可以提前结合下一档位所对应的同步器。因为此时下一档位所对应的离合器C2处在分离状态，所以不传递动力，因此下一个档位（即预加载的档位）的同步器是在空载条件下进入同步的，没有阻力或磨损。当控制器TCU最终决定从当前的档位换到下一档位时，DCT动力换挡的操纵实质就是将离合器C1所传递的动力平滑的过度到离合器C2上，这就是双离合器自动变速器换挡过程中最为关键的离合器交替过程，也是控制器设计时的关键。当下降离合器C1完全分离，而上升离合器C2完全锁合进入工作时，车辆进入下一档位运行。偶数档换奇数档、升档与降档的变速器操作均如前所述。图1-1典型双离合器自动变速器传动结构Fig. 1-1 structural layout of a typical DCT图1-2某款双离合器自动变速箱的拆解图Fig. 1-2 Explosion map of a DCT在双离合器变速箱的换挡过程中，发动机的输入动力始终不间断的被传递到车轮，从而实现了类似于自动变速箱的动力换挡。当车辆实现了动力换挡，极大地提高了乘坐的舒适性，同时也改善了车辆运行的经济性及排放特性。图1-3是将某款典型的双离合器自动变速箱根据工作动力的流向而进行简化的结构分析图，忽略了图1-2中的复杂的零件尺寸，统一用长方条表示，从而方便第三章中的变速箱动力学分析，简化图如下：图1-3典型6速双离合器变速箱的结构简图Fig. 1-3 Simplified structural color map of a typical 6-speed DCT1.3.2 干式与湿式目前，市场上应用的双离合器变速箱以德国大众品牌为主。大众目前所投入使用的DSG离合器主要有湿式DQ250和干式DQ200两种。干式DQ200的DSG主要搭载于中低排量的A级车身上，而湿式DQ250的DSG则主要用在高排量或主打操控性的车型上。二者在最高输送的扭矩值上存在明显的差距。2003年，代号为DQ250的首款双离合器自动变速器在大众公司问世，采用的是博格华纳公司提供的DCT核心模块，这款DSG变速器可承受的扭矩可达350Nm。中国在2006年引入的大众GTI和09款迈腾上搭配了这款6速DSG。2008年3月，大众公司发布了代号DQ200的新型7速双离合器变速箱，由德国Schaeffler（舍弗勒集团）旗下的LuK（鲁克）公司提供DCT核心部件，可承受最大扭矩为250Nm。目前欧洲的6代高尔夫除入门级车型外，其他自动档车型均采用了这种7速DSG。总部位于美国的博格华纳公司为德国大众公司提供6速DSG双离合变速器（详细参见下图1-4局部剖析图和图1-5平面解剖图）的主要控制单元。而7速DSG双离合变速器则由德国本土的鲁克公司提供核心技术，见图1-6。除些之外，两款变速器的大部分组件却都是在位于德国卡塞尔(Kassel)的大众工厂里完成组装生产。图1-4湿式6速DQ250双离合器变速箱构造剖析图Fig. 1-4 Cut illustration of a wet 6-speed DCT with DQ250图1-5湿式6速DQ250双离合器变速箱平面解剖图Fig. 1-5 Plane illustration map of a wet 6-speed DCT with DQ250图1-6干式7速DQ200双离合器变速箱构造剖析图Fig. 1-6 Cut illustration of a dry 7-speed DCT with DQ200相较于干式双离合器变速器通过离合器的从动盘上的摩擦片来传递扭矩，湿式双离合器变速器的扭矩传递是通过浸没在油中的湿式离合器摩擦片来实现的。由于节省了相关液力系统以及干式离合器本身所具有的传递扭矩的高效性，干式双离合器系统很大程度地提高了燃油经济性。据某项统计，同样是77千瓦的发动机，配备7档DSG变速箱的汽车要比6档湿式双离合器变速箱节省超过10%的燃油4。干式双离合器变速器除了传递效率更高之外，和湿式离合器变速箱的液压系统相对，干式DCT省去了过滤器、油冷器以及变速箱壳体中的高压油管等零部件。与普通的手动变速箱一样，DCT的变速箱油只用于变速箱齿轮和轴承的润滑和冷却。因而，7档干式DQ200变速箱仅需要1.7升变速箱油，而6档DQ250变速箱则需要6.5升的变速箱油4。然而，湿式双离合器变速箱也有干式离合器变速箱所没有的优点。因为传递扭矩的载体及工作温度的限制，干式双离合器在扭矩传输的极限值上受到了明显的限制，比如，DQ200的7速DSG变速箱只能适用于最大扭矩小于250Nm的中小型发动机。以一汽大众发布的09款迈腾为例，即便是迈腾的1.8TSI车型，在发动机1500转至4200转期间能输出的峰值也仅为250Nm的扭矩。很显然，DQ200的7速双离合变速器并不适合大扭矩工况。因此，这也是一汽大众最终为何放弃大连产变速箱而转投德国本土产的DQ250的6速双离合变速器的原因所在。湿式双离合器的外形尺寸比干式双离合器要大，不利于整车动力总成的布置，如大众的DQ250。因此，DQ200的双离合器变速箱更加适用于中小排量的车型。综上，干式双离合器变速器与湿式双离合器变速器并没有绝对的优势之分，只是各自的适合的工况不同。就综合考虑变速器的操控性、经济性而言，不管是DQ250，还是DQ200，都比传统的AT、AMT及另一种新技术CVT等现有自动变速器更具备优势。1.3.4 执行机构截止目前，技术上较为成熟的双离合器变速箱的执行机构方案主要有三种：大众的DQ200/DQ250方案、格特拉克（Getrag）方案和理嘉图（Ricardo）方案，其中大众公司的干式DQ200和湿式DQ250技术最为成熟，在大众车型的平台下，市场应用也最为广泛。（1） DQ200/DQ250方案：大众的此款方案主要应用于干式双离合器变速箱，如前述的7速DSG，DQ200方案的具体结构详见下面的拆解图（组图1-7），另外，大众的DQ250应用于湿式双离合器的执行系统，如前述6速DSG。虽然DQ200/DQ250的市场应用最为广泛，但是综合分析下来，其生产制造成本在三个方案中却是最高的。这是由其复杂的内部结构所决定的。 图1-7 DQ200双离合器执行方案Fig. 1-7 Actuation equipment of DQ200 project（2） Getrag方案：由格特拉克(Getrag)公司所开发，主要应用于干式双离合器；综合分析下来，这个方案的生产制造成本是最低的。其工作结构及原理如下述图1-8、图1-9和图1-10如示。图1-8 Getrag双离合器执行方案Fig. 1-8 Actuation equipment of Getrag project图1-9 Getrag方案剖视图Fig. 1-9 Cut illustration of Getrag actuation project图1-10 Getrag方案执行机构工作示意图Fig. 1-10 Working structure explanation of Getrag actuation project（3）Ricardo方案：由理嘉图（Ricardo）公司所开发，也是目前主要应用于干式双离合器变速箱；此方案在生产成本上比DQ200/DQ250低许多，但是比Getrag方案的成本要稍微高一点。Ricardo方案的工作示意图如下所示（图1-11）。图1-11 Ricardo方案执行机构工作示意图Fig. 1-11 Structural illustration of Ricardo actuation project1.3.4 小结双离合器变速箱包含了两组传统的单离合器，因此所需要的控制器相对复杂。但是，因为双离合变速器是基于手动变速器的基本原理所开发，其结构比自动变速器的行星排齿轮组简单。双离合器自动变速器的核心技术在于双离合器模块、扭振减震器模块和控制模块。而这些模块目前只有以美国博格华纳公司为代表的少数几家零部件厂家所掌握。其他的整车厂，即使是如像大众、宝马、福特等国际著名汽车公司，都需要与这些核心模块提供商合作才能生产出推向市场的DCT产品。双离合器变速箱的制造成本很大方面依赖于博格华纳等几家供应商的报价。比如，2003年由国家发改委牵头，由国内13家本土汽车企业合资联盟的“中发联”与美国博格华纳合作生产DCT时，就遇到了博格华纳报价太高的问题，最后许多联盟成员不得不另外寻求核心模块供应商。截至目前，“中发联”技术联盟几乎名存实亡，沦为商业运作公司。另一方面，目前市面上的其他较有前途的自动变速器类型，包括爱信精机的AMT和日产、奥迪的CVT等，它们的结构复杂，工艺和生产的复杂性也不比双离合变速器低。1.4 DCT的优缺点及发展现状曾引起网上热议的北美大众DSG变速箱召回事件，最终官方给出的解释是由于温度传感器在读取信息时有可能会发生错误，导致警告灯亮起，变速器停止工作，从而影响到正常驾驶。国产大众DSG也爆出频出故障，涉及一汽大众及上海大众所装备DSG的8种车型，出现的问题统计如下：（1）换挡时有明显的一声或几声异响；（2）DSG在换挡时顿挫感特别明显；（3）低速行驶时突然加速或转速突然升高；（4）故障时档位显示不停跳动，同时闪烁，车辆仅能以2档低速行驶；（5）行驶时档位只能在1、3、5、7这四个奇数档；1.4.1 优缺点分析综合地分析，双离合器变速器的优点有：（1）传动过程中的能耗损失较小，大大提高了车辆的燃油经济性；DCT汽车的操纵和传统的AT汽车几乎能达到一致，但其燃油经济性优于AT汽车；（2）换挡反应灵敏，具有很好的驾驶乐趣；（3）车辆在加速过程中不会有动力中断的感觉，使车辆的加速更加强劲、圆滑；百公里加速时间比传统手动变速器还短；（4）因DCT结构上与手动变速器类似，在许多方面可以借鉴MT的技术经验，其开发与制造成本降低；（5）国内手动变速器技术成熟，利用国内已有的MT技术条件，可加快DCT产品开发；双离合器变速器的缺点有：（1）成本问题。如1.3.2小节和1.3.4小节里所提到，双离合变速器的结构复杂，制造工艺要求也比较高，而其核心技术基本又被美国博格华纳、德国舍弗勒等少数几家汽车配件供应商所垄断，所以成本高。因而，目前配备双离合变速器的市场车型基本都是一些中高档车型。（2）扭矩问题。一般来说，双离合变速箱已经绝对能够满足一般车辆的扭矩要求，但对于激烈的驾驶方式还是不够。如果是干式离合器，传动过程中会产生过多的热量，如果是湿式离合器，则比较容易打滑。并且，因为面向普通消费者使用，DCT的装备研发时不能像研发纯粹追求高性能的赛车那样不计成本地投入。考虑最大扭矩改进的同时，也要始终控制成本，以生产出能够符合市场的需求的产品。（3）与传统的自动变速器比起来，DCT也存在一些固有的弊端。首先，由于没有采用液力变矩器，又不能实现手动变速器“半联动”的动作，所以对于小排量的发动机而言，低转速下的扭矩不足的特性就会被完全暴露出来。例如，装备1.4TSI+DSG版的朗逸，在换挡时就会出现些许轻微抖动；其次，由于DSG变速器采用了电脑控制，属于一款智能型变速器，它在升降挡的过程中需要向发动机发出电子信号，经发动机回复后，与发动机配合才能完成升/降挡。大量电子元件的使用，也增加了其故障出现的机率。例如，有的配备DSG的大众车型曾出现只能挂奇数挡的问题，这在很大程度上可能是由于电子信号方面的故障所导致的。DCT的电控系统仍有待市场验证和继续改进。综上所述，由于既继承了手动变速器的结构简单、安装空间紧凑、重量轻、传动效率高、制造成本低等优点，又融合了传统自动变速箱的动力不中断、换挡迅速平稳的良好特性，双离合器自动变速箱有很大的发展前途，但是，由于技术较新，其DCT技术离真正的成熟还有很长距离，需要在实际应用和配套研发中不断改进。尽管双离合器变速箱的实际发展历史并不长，但因其有前瞻性的技术性能，国内外已经开始大量装车上市。未来几年，全球汽车变速器市场的竞争将在AT、CVT和DCT之间展开，并有逐步取代传统自动变速器市场地位的潜力，DCT将会在一定程度上改变现有的变速器市场格局，是一项非常具有发展前途的汽车自动变速传动新技术。DCT未来在国内开发成功并实现产业化后，可大幅度提高国产轿车的市场竞争力，具有广阔的市场前景。比较上述几种自动变速器的技术特点与我国目前的发展现况，可以发现，双离合器自动变速箱非常适合未来中国的汽车市场，具有巨大的市场前景。开发双离合器自动变速器是国内汽车工业突破自动变速器技术瓶颈的最佳途径。利用国内已有的手动变速器设计制造条件与先进的自动变速器控制技术，有可能在较短的时间内成功开发出适用于中国市场的双离合器自动变速器。DCT的成功开发将填补中国汽车工业在自动变速器产品的空白，逐步取代进口自动变速器的市场地位。因此，开展DCT技术的研发，将对中国汽车产业的发展，特别是自主品牌走向世界起到重要的推动作用。1.4.1 发展历史及现状图1-12全球各知名品牌汽车的DCTFig. 1-12 Various DCT products of famous automotive companies1939年，Darmstadt大学教授Adolphe Kgresse首先申请了双离合器变速箱的专利5。当时，该种新型变速器曾经在货车上实验过，但最后没有投入批量生产。随后保时捷发明了专用于赛车的双离合器变速器（PDK）5。但是，因时代所限，当时双离合器变速箱始终没有成功地应用到批量生产中。在上个世纪90年代，美国的伯格华纳公司（BorgWarner）开始正式投入资金和人力研究双离合器变速箱。当时，还有其他的汽车公司也关注了双离合器变速箱这项新的技术。据了解，90年代时日本的一些公司也在研究双离合器变速箱，并进行了市场调查，但是因为自动变速器的种类太多，到底那种更有优势，当时很难做出准确的判断。最后日本的公司认为双离合器变速箱技术发展没有前途，放弃了相关的技术研究。还有美国福特等大公司也曾经为进行双离合器产品的开发投入了一定的资金，最后也是没有坚持下来。世界上其它汽车厂家（中国除外）也进行了相关的双离合器变速箱技术探讨，但在2000年以前都没有切实地去做产品，大都处于观望状态。直到20世纪90年代末期，博格华纳公司通过使用新的电子液压元件使DCT变成了实用性很强的变速器，当它和德国大众公司宣布合作生产第一个适用于大批量生产和应用于主流车型的双离合器变速箱的时候，引起了整个汽车业界和研究所里对双离合器变速箱技术的一场热议。目前，双离合器变速箱的核心技术在美国博格华纳（BorgWarner）和德国舍弗勒（Schaeffler）集团两家手中，从整个DCT的技术的产业化的情况来看，基本被上述两家公司所垄断，主要是美国的博格华纳公司。博格华纳公司是大众公司第一代六速DSG关键技术的提供者，为大众DSG提供湿式双离合器核心模型。博格华纳公司在欧洲目前有两个较大的DCT生产工厂，为德国的汽车厂商提供模块服务。随着大众公司的直接换挡变速器DSG (Direct Shift Gearbox) 产品系列进入第四年批量生产，大众公司继续推广该技术的应用。2002年，DCT应用在德国大众高尔夫R32和奥迪TT V6上。2003年，其相继推广到高尔夫等其他车型上。2004年，DCT在德国大众途安（Touran）车型上首次与TDI柴油发动机匹配。在2006年，DSG产品已经配套到了大众捷达、大众途安、大众高尔夫、大众宝来，奥迪A3、奥迪TT、Seat、斯科达等众多车型。2007年11月，博格华纳全面实施推广计划，大约向230万个双离合变速器提供其创新的DualTronic(R) 技术。这一显著的增长受到该公司双离合变速技术首个上市所推动，该技术从世界各地的变速器和车辆制造商那赢得了业务，包括与大众、奥迪、布加迪 (Bugatti)、上海汽车工业总公司和日产 (Nissan) 的项目以及格特拉克(Getrag)与5家全球汽车制造商的项目。在中国，2008年6月，由发改委牵头，一汽、上汽、东风、长安、奇瑞、华晨、江淮、长丰、吉利、广汽、长城、中顺12家本土汽车企业共同投资成立中发联实业有限公司。其中一汽、上汽各持股20，东风、长安、奇瑞各持股10，长城持股3，中顺持股2，其他五家公司分别持股5。2008年11月25日，中发联与博格华纳（中国）投资有限公司在北京签署了双离合器（DCT）项目合资合同，双方合资成立博格华纳双离合器传动系统有限公司，合资公司投资总额为2亿美元（人民币13.8亿元），中发联与博格华纳的股比为34%：66%。合资公司计划生产和开发双离合器自动变速器中的核心产品：双离合器模块、扭振减震器模块和控制模块，并将采用博格华纳公司最新的生产工艺。2009年5月，该合资公司生产基地在大连动工。2011年4月完成厂房建设，完成3条生产线调试，开始进行生产。截至2011年，中顺汽车退出联盟，而新加入北汽和天海两家，目前中发联参与者为13家国内汽车公司。上汽的新荣威、一汽的最新款的红旗轿车、长城汽车的最新一款SUV 车型及江淮汽车的某个车型将首先装备DCT。最早的上汽新荣威可能在今年就会上市。按照计划，十年内合资工厂将实现200万套的DCT模块生产，客户将包括国内的各大汽车企业，包括13家中发联中方股东。然而，三年下来，中发联并不算成功，2009年5月大连合资公司工厂奠基仪式上，出席的汽车企业仅有一汽、上汽和金杯等7家企业代表。两个月后，中发联总裁张仁琪带队前往欧洲考察变速箱设计开发公司，参与者也只有一汽、长安、江淮和长丰四家汽车公司的代表。上汽、吉利等另起炉灶，长城、北汽等持投资观望态度，并不热心DCT的现在的应用。国内目前最成功的DCT项目为上汽集团的新荣威项目，通过国际合作，由联合电子(博世与上汽的合资公司)负责TCU(变速器控制器)的开发，博格华纳提供三个核心模块(双离合器模块、控制模块以及扭振减震器模块)，吉孚提供整机的设计、开发、软件以及标定和集成，而上汽则负责制造，预计将于今年在国内率先正式上市。目前除了大众外，真正实现双离合器