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市场助推全球汽车自动变速器技术快速提升 |
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| http://cn.newmaker.com
6/23/2014 5:00:00 PM
中国工业报
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面对全球工业化过快发展导致的环境恶化，迫使各国近几年纷纷推出了更严苛的环境标准。如在汽车行业就要求未来的汽车公司生产的全部车系，如果二氧化碳平均排放不达标就必须高价购买二氧化碳指标。同时，各国政府还大力推动新能源汽车的发展，但目前该领域尚有很多技术瓶颈和经济性问题未获破解，所以全球各大汽车公司主要还是把重点放在传统发动机和变速箱的技术提高上。
可以说，近十几年在新兴市场特别是中国市场对汽车需求高速增长的带动下，汽车发动机和自动变速器技术也得以快速提升（图1为自动变速器占比发展趋势）。
全球知名厂商坚持更新换代
全球自动变速器生产商主要分为两类：汽车公司和汽车变速器公司。世界知名汽车公司基本上都有自己的自动变速箱的研发及生产，因为发动机和变速箱作为动力总成的关键部件，汽车公司认为是自己要掌握的关键技术领域。特别是老牌的汽车公司从传统上一直持续对自己的变速箱进行更新换代。
譬如：美国的福特和通用汽车公司主要开发液力变矩自动变速器AT。福特公司开发了O-Matic,C系列，电控系列AT；通用汽车公司则开发了Hydramatic系列；福特与通用汽车共同开发的GM-Ford6速AT用于横置发动机车型中；福特与德国Getrag（格特拉克）GFT合资公司生产譬如PowerShift双离合器自动变速器；通用目前自己开发一款8速液力变矩自动变速器8L90，计划2015年投产；同时福特和通用合作开发10速AT。
德国的戴姆勒公司从1961年开始自己开发自动变速器。从1995年起开发了NAG系列的AT，NAG1为5速AT，NAG2为7速AT，商业代号7G-TRONIC，从2003年开始装配在各系列奔驰车上；为满足更高的油耗排放新标准，今年又投产了NAG3（9G-TRONIC）型9速AT，NAG系列主要用于中高端后轮驱动的汽车上；小型汽车如A/B系列奔驰车以前可以选配无极变速器，但由于在欧洲的销量低而不再生产，取而代之使用最新开发的双离合器变速器7G-DCT。
德国大众公司2003年首先推出量产的6速湿式双离合器自动变速器（DQ250），并由此引发双离合器自动变速器的快速发展；大众自己2008年开发了7速干式双离合器自动变速器（DQ200）及2010年传递扭矩达500Nm的7速湿式双离合器自动变速器（DQ500）；奥迪公司也相应开发了纵向配置的DL系列湿式双离合器自动变速器；由于欧洲消费者对无极自动变速器的不喜爱导致奥迪放弃Multitronic链式无极自动变速器而代之于双离合器自动变速器。
日本日产汽车公司的自动变速器主要采用加特可（Jatco）自动变速箱，丰田有自己的自动变速器生产，同时也采用爱信自动变速箱，本田有自己的自动变速器系列。
谈及汽车变速器公司，不同于德国独立发展起来的变速器企业及大型汽车零部件配套企业，日本的大型汽车零部件配套企业一般从汽车公司剥离出来并受其控股，日本两大变速器供货商，爱信精机公司（AisinSeiko）由丰田汽车公司和丰田工业公司持有超过80%的股份，爱信精机与美国博格华纳公司BorgWarner合资的爱信（AisinAW）是世界最大的自动变速器公司；世界第二大的自动变速器公司是加特可自动变速箱公司，日产汽车公司占其75%的股份；爱信和加特可主要生产AT和CVT。
德国著名的独立自动变速器制造公司有采埃孚公司（ZFFriedrichshafenAG）和格特拉克公司（Getrag）。采埃孚公司主要生产HP系列液力变矩自动变速器，近几年也开发了双离合器变速器；格特拉克公司除手动变速器外，主要生产双离合器变速器，2013年产量已经超过百万台（图2为2013年全球主要厂商自动变速器产量）。
商用车自动变速器则以美国艾里逊（Allison）公司为代表。
自动变速器的配件供应商除了大量供应如齿轮、轴承、密封件等这些传统零部件的公司外，还有几个主要提供自动变速器关键控制零部件如控制单元（TCU）、机电模块、液压控制单元的大型公司。
发展趋势瞄准效率提升和集成电机
自动变速器主要有四种类型，近十几年来它们均获得了较大发展。
其中，液力变矩自动变速器AT尽管发展了几十年，但由于节油没有作为重点，变速器挡位很长时间基本保持在4与5速的水平。而近十几年，液力变矩自动变速器的挡位数提高很快，从2002年采埃孚开发配置在宝马的6速AT（6HP），2003年戴姆勒奔驰引入7速AT（7G-Tronic）配置奔驰E和S系列车型中，2006年爱信开发出8速AT并于2007年配置到丰田雷克萨斯车型上，2008年采埃孚开始批量给宝马配置8速AT（8HP），2013年采埃孚推出9速横置AT（8HP），2014年戴姆勒生产9速AT（7G-Tronic），首先配置在奔驰E350车型中。此外，福特和通用2013年开始计划合作开发10速AT自动变速器。从燃油经济性看，在10速变速箱上继续增加挡位已经没有明显的作用，特别是对直喷发动机，燃油特性曲面比较平坦，所以从性价比角度看，自动变速器挡位今后很难超过10个挡位。
双离合器自动变速器DCT虽然各公司早期有所尝试，特别是保时捷1983年开发了应用于赛车的保时捷双离合器变速器（PDK:PorscheDoppel-kupplungsgetriebe），但直到双离合器及其电子液压控制单元的技术提高后，2003年大众公司才开发出批量生产的DCT。由于DCT采用手动变速器的相似结构，且动态性能好，十年来几乎所有汽车及变速箱公司都开发了自己的双离合器自动变速器。到目前为止主要有6挡和7挡。本田2013年开发的一款8速DCT，使用液力变矩器来提高起步性能和保护双离合器。
无级变速自动变速器CVT则目前主要由日本公司主导生产，欧洲除较小的邦奇（Punch）公司为中国市场研发生产CVT外，几乎全部放弃无极变速器的开发。相反，日本变速器及汽车公司都在大力开发CVT，由于AT和DCT的快速发展，CVT面临的压力很大，CVT是靠摩擦传递扭矩，速比变化需要较高的压力控制，这两点导致CVT本身的效率比较低，其优势主要是通过无极传动比使得发动机能够工作在油耗低的工作点上从而使整车的油耗保持较低水准。
自动变速器目前的发展趋势主题之一是如何提高变速器本身的效率和性能指标，这要求企业考虑到下面几点：一是机械结构，如减少齿轮、密封件摩擦损失，减小离合器液粘力拖曳力矩，特别是无极变速器机械效率的提高是一个研发课题；二是执行系统优化，如降低液压执行系统的压力要求和减少液压的压力及流量损失；三是轻量化；四是NVH；五是新功能及能量管理；六是装配封装优化。
自动变速器另外一个发展趋势是如何集成电机到自动变速器中从而实现汽车的混合动力化。像大众、奔驰、保时捷都有并联式混合动力汽车，通过在AT前加一个电机和一个离合器来实现，采埃孚8速AT的混合动力变体是用电机来代替液力变矩器实现。为保持电驱动时液压系统工作，需要增加电动油泵或压力储存器。丰田普锐斯混合动力车使用行星齿轮（HPG）来匹配发动机与电机的动力输出。作者： 罗本进 石照耀
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