DCT变速器技术发展状况与市场分析

DCT变速器技术发展状况与市场分析

摘要：本文从国内外技术发展、技术指标、优势与不足等方面分析了DCT变速器技术发展水平，并对DCT变速器的节能效果、技术可行性和经济性进行了解析，最后对市场情况做了详细的数据分析。关键词：DCT变速器，技术发展，市场1技术发展水平(1)国内外技术发展双离合自动变速器(DualClutchTransmiussion，DCT)是以德国大众公司为首的欧洲车系主推的自动变速器。1940年，德国达姆施塔特(Darmstadt)大学教授RudolphFranke第一个申请了DCT专利。1985年，保时捷将双离合变速器(PorscheDoppelKupplungen，PDK)应用在赛车上，以消除换挡时的动力传递停滞现象。1999年，德国大众公司和博格华纳公司合作，制造出直接换挡变速器(DirectShiftGearbox，DSG)，并于2002年将该款湿式DSG首次量产在高尔夫R32和奥迪TT上，从而使双离合器自动变速器进入批量化生产阶段。2008年，德国大众公司和德国舍弗勒集团旗下的Luk公司合作开发的首款量产干式DSG应用到高尔夫上。此外，奥迪S-Tronic、宝马DKG、福特Powershift、三菱SST、菲亚特DDCT、奔驰、本田等企业的DCT，都是双离合自动变速器。虽然名称和技术上略有不同，但基本原理大致相同，本文统一称为DCT。2009年，DCT开始在国产的迈腾、高尔夫等车型上应用，开启了我国DCT的市场化发展。近几年，上汽、比亚迪、江淮等企业开始研发DCT。DCT分为干式和湿式。干式DCT是通过刚性的摩擦连接来传递扭矩，湿式DCT是通过浸没在液压油中的摩擦片来传递扭矩的。因此，干式DCT结构简单，成本降低，燃油经济性也有所提高，但因为空气散热较慢，热量不易在短时间内散发出去。湿式DCT结构复杂些，成本稍高，动力传递平稳，散热性好，可靠性高，但摩擦片之间的摩擦阻力较大。目前，DCT以6档、7档为主。(2)技术指标分析在国内市场中，干式DCT最大承载扭矩250Nm，只有大众系是7档，其他整车企业应用的都是6档。湿式DCT应用于较大排量车型上，其中湿式6DCT匹配的发动机排量最大为3.0L，最大承载扭矩340Nm，湿式7DCT搭载在奥迪上，最大承载扭矩可达到440Nm(见下页表1)。(3)技术优势与不足DCT的优势主要体现在以下几个方面：一是降低油耗。DCT的工作原理决定了其系统效率很高，同时控制单元指挥系统在最佳换挡点进行换档，从而获得最佳燃油经济性。DCT的油耗水平优于手动挡车型，改变了人们认为自动换挡方式油耗高的认识。二是不产生动力间断。通过双离合器交替换挡，下一档齿轮在换挡前即已预选，换挡过程中双离合器的离、合切换动作几乎是在同时完成，因而，换挡过程中不产生动力间断。这就使DCT获得了与手动变速器水平相当、甚至更优的加速表现，改变了人们以往认为自动挡车型加速迟缓的认识。三是增加驾驶乐趣。DCT的换档动作比手动变速器还要快，车速对档位变化的响应更加快捷，带来更多驾驶乐趣。四是驾乘舒适。DCT极为快速的换档过程令人难以察觉，无间断的动力输出使车速提升迅速而平顺，无顿挫感，给人们带来舒适的驾乘感受。DCT制造加工的精度要求很高，导致成本也相对较高。在城市路况下，司机通常要在较慢的速度下驾驶车辆，此时DCT的离合器经常处于半离合状态，而长时间处于半离合状态的离合器容易过热。相比其他自动变速器技术，DCT应用时间不长，使用中的效果有待进一步检验。(4)最新技术进展大众已经开始10DCT的研发，新款变速器将有效降低车辆油耗，可适应纵置和横置不同的发动机布局。未来其6DCT和7DCT也将陆续被10DCT替代。表1国内市场中DCT应用的技术指标DCT类型匹配的发动机排量范围最大承载扭矩(Nm)6DCT干式1.4T、1.5L、1.5T、1.6L、2.0L2406DCT湿式1.8L、1.8T、2.0L、2.0T、3.0L3407DCT干式1.4T、1.6L、1.8T2507DCT湿式2.0T、2.8L、3.0L、3.0T440表2DCT技术最新进展序号DCT类型技术指标主要特点1大众10DCT最大承载扭矩500Nm燃油经济性将比7DCT提高15%以上可适应纵置和横置不同的发动机布局拥有更好的动力输出平顺性2本田8DCT最大承载扭矩270Nm，最大输出扭矩5200Nm。与本田5AT相比，燃油经济性提升8%以上，加速平顺性提升10%以上平行轴双离合器结构、新开发的DCT液。但由于使用的是平行轴式布局，因此变速器体积偏大3起亚7DCT与6DCT相比，百公里加速提升了5%，燃油经济性提升了7%采用了一个外部阻尼器元件用来优化NVH性能本田8DCT首次将AT变速器和DCT变速器的优点相结合，在DCT变速器中增加了液力变矩器，使得其在实际驾驶体验中有着比一般双离合变速器更为平顺的加速体验，同时在换挡速度和传动效率方面又比一般的AT更具优势。海外的第九代雅阁已经搭载这台变速器。起亚的7DCT变速器在开发中将NVH性能作为主要考虑的因素之一，将在2015年应用于起亚车型中。2节能效果分析(1)现阶段节能效果DCT是基于手动变速器设计的，继承了传动效率高的优点，又比手动变速器具有更精准的自动换挡控制，因此DCT燃油经济性较好。湿式离合器相比干式在换挡滑摩时要消耗更多能量，因此干式DCT节能效果好于同档位类型的湿式DCT。现阶段，与6MT相比，干式6DCT燃油消耗量可减少3%，湿式6DCT可减少2%。7DCT与6DCT相比，燃油经济性可提升3%。(2)节能潜力分析DCT进一步提高节能水平的技术手段主要包括以下几个方面：一是向更高档位发展。高档位DCT拥有更好的动力输出平顺性和节能效果。二是优化起步与换挡控制策略。起步与换挡技术是研发过程中关键的两项技术，换挡规律直接影响到车辆的动力性和燃油经济性，研究自适应性好、鲁棒性强的执行机构控制算法是优化起步、换档性能的关键。三是通过完善结构设计和采用智能控制方法，提高执行机构的响应速度和执行精度。四是改善摩擦材料，使其可耐更高的温度从而降低对冷却的要求。五是改善离合器摩擦片的油槽设计，降低用于冷却的液压油流量。六是提高液压油的热稳定性，保证适当的粘度和良好的粘温特性，减少与液压油相关的损失。随着新技术的研发与应用，预计2020年，与6MT相比，干式6DCT燃油消耗量可减少6%，湿式6DCT减少5%。7DCT与6DCT相比，燃油经济性可提升5%。3技术可行性湿式DCT体积较大，可以承受较大的扭矩，可用于中大型车。干式DCT体积更小，更紧凑，但能承受的扭矩不如湿式DCT大，适合小型车。DCT技术开发可以利用手动变速器的加工设备、同步器等资源，技术继承性较好。DCT开发过程中双离合器模块和扭振减震器模块难于制造，并且控制系统较为复杂。需要提高离合器的快速散热性能和耐久性，优化控制策略，增强关键零部件的加工精度及可靠性，控制制造成本。另外还需要对中国拥堵的路况做好充分应对与调校。4技术经济性(1)供应能力DCT国产化供应商主要有大众汽车自动变速器(大连)有限公司、上海汽车变速器有限公司。进口供应商主要有大众、格特拉克、菲亚特。双离合器模块是DCT的重要零部件，供应商为德国舍弗勒旗下的LuK(以干式为主)和博格华纳(以湿式为主)。电子控制系统的供应商主要有大陆汽车电子、联合汽车电子、德尔福。提供DCT技术咨询的公司主要有：吉孚动力技术(中国)有限公司、里卡多公司等。(2)配套价格DCT的生产投入较大，现阶段单台配套价格为10000～15000元。由于DCT源于手动变速器，如果能对技术人才队伍加强建设，对现有资源加以整合利用，并随着DCT更多地应用在各类车型上，其成本还将继续降低，预计2020年价格有望降至8000～10000元。5市场分析(1)市场规模由于大众和一汽、上汽的合资，其车型在我国拥有广泛的市场基础，因此DCT拥有良好的推广平台。2012年，DCT销量实现翻倍增长，2013年销量达到111万辆，在乘用车变速器市场中的份额接近8%(见图1)。图12011～2013年DCT销量与市场份额目前国内市场中仅有一汽-大众和上海大众的车型搭载7DCT，随着其他企业加强6DCT的研发和应用，6DCT市场份额有所提高，2013年约占DCT整体市场的36%(表3)。表3DCT分档位类型的比例变化(%)DCT类型2011年2012年年2013年6DCT28.3528.9935.927DCT71.6571.0164.08合计100100100表4应用DCT的主要整车企业及供应关系企业名称DCT类型主要应用车型主要供应商2013年整车企业在该DCT类型市场中的份额(%)2013年整车企业在整体DCT市场中的份额(%)一汽-大众6DCT大众CC、高尔夫、迈腾、速腾大众(进口)13.5940.537DCT奥迪A4L奥迪A6L奥迪Q3奥迪Q5宝来大众CC高尔夫迈腾速腾大众(进口)、大众汽车自动变速器(大连)有限公司55.64上海大众6DCT昊锐、明锐、帕萨特、野帝大众(进口)7.9031.277DCT波罗、昊锐、朗行、朗逸、明锐、帕萨特、途安大众汽车自动变速器(大连)有限公司44.36长安福特6DCT福克斯、嘉年华、蒙迪欧、沃尔沃S80L、翼搏格特拉克(进口)63.9722.98广汽菲亚特6DCT菲翔菲亚特(进口)7.462.68比亚迪汽车6DCT比亚迪F3、比亚迪G6、比亚迪L3、秦、思锐、速锐自配6.552.35上汽乘用车6DCT名爵MG6、荣威550上海汽车变速器有限公司0.540.19表5主要整车企业DCT应用规划企业名称应用规划一汽轿车湿式7DCT预计于2016年量产东风乘用车与格特拉克合作开发低扭矩DCT，拟2015年底上市长安汽车确定湿式DCT开发路线，预计2016年上市广汽乘用车研发干式和湿式7DCT，分别应用于A-B级车、B～C级江淮汽车研发湿式6DCT，将搭载在瑞风S5、瑞风A6、瑞风S7上江铃控股将应用于式DCT(2)主要整车企业DCT应用现状与规划目前，国内主要有一汽-大众、上海大众、长安福