寶馬雙離合器變速器電控系統(tǒng)介紹

陳曉霞，周曉飛

（1. 河北省機(jī)電工程技師學(xué)院，河北 張家口 075000；2.石家莊創(chuàng)業(yè)汽車技術(shù)研究中心，河北 石家莊 050000）

寶馬雙離合器變速器電控系統(tǒng)介紹

陳曉霞1，周曉飛2

（1. 河北省機(jī)電工程技師學(xué)院，河北 張家口 075000；2.石家莊創(chuàng)業(yè)汽車技術(shù)研究中心，河北 石家莊 050000）

1 雙離合器變速器簡(jiǎn)介

寶馬雙離合器變速器（DKG）用于E90M、E92M、E93M等車型上，其變速器型號(hào)為GS7D36SG，它結(jié)合了順序擋換擋變速器（SMG）與自動(dòng)變速器的優(yōu)點(diǎn)。與SMG一樣，它可以在自動(dòng)換擋模式“前進(jìn)擋”和手動(dòng)換擋模式“順序換擋”下使用。雙離合器結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

圖1 雙離合器內(nèi)部結(jié)構(gòu)

變速器控制由DKG電子系統(tǒng)負(fù)責(zé)，功能執(zhí)行由DKG液壓系統(tǒng)負(fù)責(zé)。這些系統(tǒng)組成一個(gè)機(jī)械電子模塊且集成在變速器內(nèi)。

雙離合器變速器特點(diǎn)如下：①液壓操縱式雙離合器（所謂的濕式離合器）；②集成式機(jī)械電子模塊，由DKG電子系統(tǒng)和DKG液壓系統(tǒng)組成；③內(nèi)部直接潤(rùn)滑；④特殊機(jī)油冷卻循環(huán)回路；⑤新型M DKG選擋開關(guān)（M DKG，名稱前的字母M區(qū)分普通DKG特殊信息和MDKG特殊信息）；⑥自動(dòng)駐車鎖；⑦長(zhǎng)度針對(duì)DKG調(diào)整的傳動(dòng)軸（較短）；⑧全可變M差速器鎖，傳動(dòng)比改為3.154（非DKG為 3.846），殼體端蓋進(jìn)行了調(diào)整。

2 雙離合器變速器工作原理

從結(jié)構(gòu)上看，DKG由兩個(gè)子變速器構(gòu)成，每個(gè)子變速器都帶有一個(gè)離合器。離合器1與子變速器1連接，離合器2與子變速器2連接。DKG工作原理簡(jiǎn)圖如圖2所示。

圖2 DKG 工作原理簡(jiǎn)圖

子變速器1包含擋位 1/3/5/7/R，子變速器2包含擋位2/4/6。這意味著無(wú)論是換高擋還是換低擋（R擋除外），下一個(gè)擋位始終位于另一個(gè)子變速器上。

以當(dāng)前擋位（例如在子變速器1上）加速期間，變速器提前掛入位于子變速器2上的下一個(gè)擋位。隨后進(jìn)行換擋時(shí)，可以通過(guò)有針對(duì)性地控制離合器在牽引力不中斷的情況下，迅速將驅(qū)動(dòng)力從子變速器1傳遞到子變速器2。因此在提供牽引力和換擋舒適性方面優(yōu)勢(shì)非常明顯。同時(shí)，在保留了手動(dòng)變速器優(yōu)點(diǎn)（例如與發(fā)動(dòng)機(jī)直接連接）的情況下，DKG結(jié)合了自動(dòng)變速器牽引力和舒適性方面的優(yōu)點(diǎn)。

3 車載網(wǎng)絡(luò)

3.1 車載網(wǎng)絡(luò)接口

圖3為M DKG變速器電子控制系統(tǒng)與M選擋開關(guān)的聯(lián)網(wǎng)情況和至E9*M3車載網(wǎng)絡(luò)的接口示意圖。

3.2 車載網(wǎng)絡(luò)概覽

E9xM3車載網(wǎng)絡(luò)增加了M雙離合器變速器方面的功能，車載網(wǎng)絡(luò)概覽見圖4。

圖3 M DKG 車載網(wǎng)絡(luò)接口系統(tǒng)電路圖

圖4 E9xM3 M DKG車載網(wǎng)絡(luò)概覽

4 機(jī)械電子模塊

4.1 機(jī)械電子模塊結(jié)構(gòu)

集成在DKG變速器殼體內(nèi)的機(jī)械電子模塊，由DKG電子系統(tǒng)和DKG液壓系統(tǒng)組成。

換擋撥叉軸行程傳感器直接固定在DKG電子系統(tǒng)上（圖5b）。上部行程傳感器內(nèi)集成有用于內(nèi)部輸入軸1和2的轉(zhuǎn)速傳感器。駐車鎖傳感器集成在倒數(shù)第2個(gè)行程傳感器內(nèi)（圖5b）。

圖5 機(jī)械電子模塊

8個(gè)擋位通過(guò)4個(gè)液壓缸和4個(gè)獨(dú)立換擋撥叉軸掛入。換擋撥叉軸位置由換擋撥叉軸傳感器以非接觸方式探測(cè)（圖6）。

圖6 DKG系統(tǒng)機(jī)械電子模塊

4.2 傳感器系統(tǒng)和通信

4.2.1 傳感器

雙離合器變速器包含帶轉(zhuǎn)動(dòng)方向識(shí)別功能的變速器軸1轉(zhuǎn)速傳感器、不帶轉(zhuǎn)動(dòng)方向識(shí)別功能的變速器軸2轉(zhuǎn)速傳感器、離合器1和2的離合器油壓力傳感器、3個(gè)溫度傳感器（1個(gè)用于噴出的離合器油，2個(gè)冗余溫度傳感器用于DKG電子系統(tǒng)）、4個(gè)用于傳輸換擋撥叉軸位置的線性傳感器、1個(gè)雙（冗余）駐車鎖傳感器等傳感器，安裝在變速器內(nèi)，傳感器信號(hào)直接發(fā)送至DKG電子系統(tǒng)內(nèi)，其工作原理如圖7所示。

圖7 DKG工作原理圖（帶離合器、軸、DKG電子系統(tǒng)和傳感器）

系統(tǒng)還通過(guò)一個(gè)復(fù)雜的溫度模型計(jì)算油底殼溫度，并借助離合器噴油溫度和DKG電子系統(tǒng)溫度進(jìn)行驗(yàn)證。

4.2.2 轉(zhuǎn)矩干預(yù)

4.2.3 LIN總線模塊

為了實(shí)現(xiàn)與選擋開關(guān)（GWS）的冗余通信，除了PTCAN模塊外，DKG電子系統(tǒng)內(nèi)還有一個(gè)LIN總線模塊。

5 M選擋開關(guān)（M GWS）

5.1 選擋開關(guān)

E9x M3的雙離合器變速器有1個(gè)M專用選擋開關(guān)。其操作與帶順序換擋M變速器（SMG）的E6x M5/M6類似。

M GWS由帶顯示的選擋桿、帶控制單元的殼體和以電氣方式連接的外部駕駛邏輯模式選擇按鈕組成，DKG M選擋開關(guān)見圖8。

5.2 選擋桿：顯示和功能

1.3.6 PPCI術(shù)后3月，患者復(fù)查超聲心動(dòng)圖，了解心功能情況，記錄左室射血分?jǐn)?shù)（left ventricle ejection fration，LVEF）；觀察LVEF＞50%的發(fā)生率。

選擋桿上的換擋示意/行駛模式/選擋顯示與帶SMG的E6x M5/M6類似。區(qū)別如下：E92 M3選擋桿不再卡止在2個(gè)選擋桿位置N和R，而是只卡止在R位置。M GWS 選擋桿為單穩(wěn)態(tài)。這意味著向前、向后、向右或向左移動(dòng)后選擋桿自動(dòng)返回其初始位置，倒車擋除外。在此選擋桿向左側(cè)卡止在選擋桿位置R處，必須由駕駛員移回到初始位置。根據(jù)選擋桿操縱情況和行駛模式，換擋示意/行駛模式/換擋顯示背景呈紅色。

圖8 DKG M選擋開關(guān)（M GWS）

這種顯示方式能準(zhǔn)確顯示當(dāng)前選擇的行駛模式和換擋可能性。

該顯示由定向照明（用于照亮換擋）和功能照明組成。處于不同位置的紅色LED顯示當(dāng)前選擇的行駛模式和換擋可能性。M GWS內(nèi)的功能照明由DKG電子系統(tǒng)控制。

系統(tǒng)監(jiān)控功能照明。為此DKG電子系統(tǒng)讀取顯示信息并將其與所要求的顯示內(nèi)容進(jìn)行對(duì)比。

為了實(shí)現(xiàn)與DKG電子系統(tǒng)的冗余通信，除PT-CAN總線模塊外，M GWS內(nèi)安裝了一個(gè)LIN總線模塊。

5.2.1 選擋桿基本位置（單穩(wěn)態(tài)）

除了卡止位置R外，選擋桿始終位于單穩(wěn)態(tài)選擋桿基本位置。起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，駐車鎖始終處于掛入狀態(tài)且離合器處于無(wú)壓力分離狀態(tài)。無(wú)論在哪個(gè)擋位下關(guān)閉了發(fā)動(dòng)機(jī)，是否踩下/啟用了腳制動(dòng)器，都可以起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)。在選擋桿基本位置處選擋桿顯示背景呈紅色（圖9a）。

5.2.2 行駛模式前進(jìn)擋D（自動(dòng)換擋模式）

首次將選擋桿短促向右推移時(shí)，就會(huì)啟用前進(jìn)擋D，此后 DKG 在自動(dòng)換擋模式下自動(dòng)換到第1或第2擋。除了選擋桿基本位置外，在選擋桿顯示內(nèi)D/S背景也呈紅色（圖9b）。

5.2.3 行駛模式S（順序換擋模式）

第2次短促向右推移時(shí)，DKG從自動(dòng)換擋切換到順序換擋模式S。

每向右推移選擋桿1次，DKG就會(huì)在順序換擋與自動(dòng)換擋模式之間切換1次。如果在 2 擋至 6 擋下行駛時(shí)選擇行駛模式S，則除D/S外，符號(hào)“+”和“-”背景也呈紅色（圖9c）。

現(xiàn)在駕駛員可以通過(guò)向后操縱選擋桿換到較高一擋，或通過(guò)向行駛方向操縱來(lái)?yè)Q低擋。駕駛員給出的換擋要求始終在允許的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)執(zhí)行。達(dá)到最高轉(zhuǎn)速時(shí)不會(huì)自動(dòng)換高擋（例外：快速起步控制）。

只要在自動(dòng)換擋模式下向前或向后推移選擋桿，或者操作轉(zhuǎn)向盤上的換擋翹板開關(guān)，M DKG就會(huì)切換到順序換擋模式。

在順序換擋模式下有2個(gè)附加顯示，一個(gè)用于1擋，另一個(gè)用于7擋。在1擋下符號(hào)“-”的背景不再為紅色，因?yàn)榇藭r(shí)無(wú)法繼續(xù)換低擋（圖9d）。

在7擋下符號(hào)“+”的背景則不再為紅色，因?yàn)榇藭r(shí)無(wú)法繼續(xù)換高擋（圖9e）。

5.2.4 空擋N

駕駛員也可以有意識(shí)換到空擋，方法是短促向左推移選擋桿。在選擋桿顯示內(nèi)符號(hào)N背景呈紅色（圖9f）。在自動(dòng)洗車設(shè)備內(nèi)洗車時(shí)需換到空擋。

圖9 D KG GWS各擋位示意圖

5.2.5 選擇擋位倒車擋“R”

掛入倒車擋后，在這個(gè)卡止位置下符號(hào)R背景呈紅色（圖9g）。如果處于卡止的選擋桿位置R時(shí)起動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)，選擋桿基本位置按1 Hz頻率以紅色閃爍。其目的是提醒駕駛員，倒車擋處于掛入狀態(tài)，駕駛員必須將選擋桿移回到基本位置，以便選擇一個(gè)新?lián)跷换蛐旭偰Ｊ健?/p>

5.3 駕駛邏輯模式選擇

其操作和顯示與 SMGⅡ和SMGⅢ相同。通過(guò)駕駛邏輯模式選擇開關(guān)，可選擇順序換擋模式下的6個(gè)換擋模式和自動(dòng)換擋模式下的5個(gè)換擋模式。所選換擋模式在組合儀表中以條形圖方式顯示。

在順序換擋模式下會(huì)影響換擋速度，因此直接影響換擋軟硬度。只有停用DSC功能后才能選擇第6個(gè)換擋模式。

此后可以使用快速起步控制功能。在自動(dòng)換擋模式下，會(huì)影響換擋時(shí)機(jī)和換擋速度。較高的換擋模式意味著較高的換擋轉(zhuǎn)速和換擋速度。換擋時(shí)機(jī)在很大程度上還取決于加速踏板位置和移動(dòng)速度。

5.4 傳感器系統(tǒng)

選擋桿位置由霍爾傳感器以非接觸方式探測(cè)。傳感器通常為2～4組，其布置如圖10所示?？偣?4個(gè)霍爾傳感器（GWS SMG Ⅱ4，GWS SMG Ⅲ8）。因此可保證最大的故障處理和診斷能力。

5.5 DKG的接口

圖10 M GWS 選擋桿位置霍爾傳感器布置

為確保始終可供使用，選擋桿位置信號(hào)通過(guò)PTCAN和LIN總線進(jìn)行傳輸。因此即使2個(gè)通信線路中的一個(gè)失靈時(shí)，也可以將信號(hào)發(fā)送給DKG。M GWS通過(guò)PTCAN喚醒導(dǎo)線上的高電平來(lái)喚醒。M GWS本身不具有主動(dòng)喚醒能力。只要在PT-CAN上或LIN總線上總線通信處于啟用狀態(tài)，選擋桿上的顯示就會(huì)處于啟用狀態(tài)。

6 電氣故障

1）變速器內(nèi)部故障/傳感器、閥門信號(hào)不可信和超出限值，如表1所示。

2） 制動(dòng)器、駐車鎖和選擋開關(guān)（GWS）有故障/不可信，如表2所示。

3） 無(wú)效總線信息如表3所示。

表1 變速器內(nèi)部故障/傳感器、閥門不可信和超出限值

表2 制動(dòng)器、駐車鎖和選擋開關(guān)（GWS）有故障/不可信

表3 無(wú)效總線信息

（編輯 心 翔）

征集汽車智能技術(shù)稿件

當(dāng)前全球汽車行業(yè)正處在工業(yè)4.0時(shí)代，以智能制造為主導(dǎo)，通過(guò)充分利用信息通訊技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)空間虛擬系統(tǒng)和信息物理系統(tǒng)相結(jié)合的手段，將制造業(yè)向智能化轉(zhuǎn)型。

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《汽車電器》將重點(diǎn)推出汽車智能技術(shù)版塊，期望廣大的科研人員能夠就智能傳感技術(shù)、智能公交系統(tǒng)、影音娛樂(lè)、車輛防盜、車輛追蹤、多車互動(dòng)、異常預(yù)警、遠(yuǎn)程指導(dǎo)等方面踴躍投稿，展示最新科研成果，與同行進(jìn)行技術(shù)交流，共同推動(dòng)我國(guó)智能汽車的全面發(fā)展。稿件需密切聯(lián)系實(shí)際，深入淺出，全文字?jǐn)?shù)含圖表控制在8 000字以內(nèi)。此類稿件優(yōu)先刊登。

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《汽車電器》雜志社

U463.5

B

1003-8639（2017）11-0077-06

2017-01-04；

2017-01-22

陳曉霞，女，講師，碩士，從事電子電工方向教學(xué)與研究工作；周曉飛，男，石家莊市青年崗位能手，從事汽車應(yīng)用與維修技術(shù)研究。