2. 实验台架方案
电动离合执行机构采用的主要方式有： 齿轮减速机构和涡轮蜗杆减速机构。 两种机构有 各自的优缺点。齿轮减速机构，传动效率较高，传动比稳定，可靠性高。但是相等传动比的 情况下，机构体积重量都比涡轮蜗杆大得多。对于涡轮蜗杆，最主要的优点就是传动比可以 很大，另外也具有结构紧凑、传动平稳的特点。但是它也存在效率较低、易磨损并且成本高 的缺点。 采用涡轮减速机构的电控电动机构示意图：
77ZYT105-1211 77ZYT110-2434 12 24 0.3 0.3 1100 3400 3 0.27 0.55 3 8.2 800 2800 105 110 130 150
空载 空载 额定 电流 转速 扭矩 （A） （rpm） （N.m）
额定 额定 机身 电流 转速 长度 （A） （rpm） （mm）
价格
77ZYT125-1225 64ZYTA104-2430
12 24
0.6 0.3
2500 3000
0.6 0.22
14 2.9
1900 2400
125 104
150 160
（2）直流电机驱动器 直流电机的速度控制采取 PWM 方式，其驱动选用专用的直流电机驱动器，其主要性 能参数如下[3]： 工作电压 10.5-40V，电流 1-20A，体积（59MM*36MM） ，带电机、电源接线座。可接 受 0-100%占空比可调，适合用 PWM 进行各种大功率直流电机全程调速的场合。
5
图 2 传动机构布置图 在上面的方案中， 涡轮蜗杆输出采用传统离合器的拉索作为传力部件。 不采用推杆的形 式，原因如下：1）涡轮运动过程为圆弧轨迹，采用推杆不易固定，容易产生干涉；2）拉索 为传统手动离合器的传力形式，可以降低改造成本。但是采用拉索要有一定的预紧力，以减 少控制误差。 对于这个方案， 由于涡轮蜗杆的传动比比较大， 电机过来的转速就可以在涡轮得到很大 的降低，这样就可以达到比较高的控制精度。如果想达到更高的传动比，可以在直流电机的 输出端增加齿轮减速机构。另外，助力弹簧与辅助弹簧在分离杠杆的空行程作为负载，储存 能量在后阶段助力。
8
图 4 五菱 462 离合器总成
4.2 离合器电机型号及价格 选择普通直流永磁电机。主要考虑电机额定电压、额定转矩、额定转速等参数。 目前车载电源电压主要有 24V 和 12V 两种等级，针对不同的电压等级，初步选择电机 型号如下[7][8]： 型号 电 压 (V) 114ZYTF170-1218
AMT 模拟实验台电控系统设计方案
1. AMT 系统组成及工作原理
AMT 变速系统由换档手柄机构、节气门调整机构、离合器操纵机构、 变速器档位操纵 机构、电控单元 (ECU)、传感器、显示单元、线束和插接件等部分组成。
驾驶员通过操纵手柄机构， 发出自动档或手动换档指令后， 电控单元依据传感器采集的 加速/制动踏板等反映驾驶员意图的电信号， 并结合当前车辆的行驶工况数据进行计算分析， 利用制定换档规律，综合协调电子节气门系统、 离合器操纵机构、 变速器操纵机构运行， 完成升档、降档或者保持档位的动作，完全替代驾驶员的换档操纵动作，显示单元实现变速 器当前档位或自动操纵系统运行故障显示。 AM T 主要控制对象及控制要求如下: （1）离合器的控制 对于离合器，要求控制好离合器的行程以及分离/结合速度。一般离合器结合过程经历 主从动盘分离状态、滑摩传递扭矩和主从动盘同步 3 个阶段，要求以快-慢-快的控制规律对 离合器动作速度进行控制。分离要求快速分离，实现及时切断动力目的。 （2）变速器档位的控制 为使车辆获得良好的动力性和燃油经济性， 根据换档策略， 选档和换档控制要求有严格 的时序，并且需要控制好与离合器控制和发动机控制之间的协调。 （3）发动机的控制 对于发动机，由于在换档过程中，需要分离离合器，因此需要控制发动机中断供油， 并 在换档过程中，通过对电子节气门开度的调节，主动调节发动转速，缩小离合器主从动盘转 速差，减少离合器结合磨损和换档冲击。
25 元/个
考虑到机械 联接方面的 原因，可先用 普通多圈电 位器代替
变速器油温
5 元 /个
数字开关 信号
制动开关信 号
钮子开关
操纵杆位置
5 档波段 开关
2.4 选/换档执行机构驱动系统设计 根据执行机构动力源的不同，AMT 般驱动系统分为电控液动、电控气动和全电式(电控 电动)3 种类型。本设计方案采用全电式执行系统，采用直流电机作为动力源驱动选/换档执 行机构和离合器执行机构。 （1）选换档直流电机选型： 参数确定和选 /换档执行机构的结构形式有关，在具体结构形式确定前，参考有关资 料选取，初步选择如下： 其主要参数如下： 型号 电 压 (V)
离合器执行机构实验方案
1. 技术要求
采用电控电动方式。 设计的执行机构适用于普通乘用车的使用， 满足工作条件 （如行程、 力矩）的要求。参考文献[1]所使用的车型（长安 CV11） ，要求离合器分离机构满足分离轴承 所需的最大力为 1300N 左右，分离轴承行程在 10mm 左右。并且要求执行机构惯性小，以 达到快速反应（离合器分离时限 0.2s）的要求。
引脚说明
控制端 输出端
EN、PWMH1、PWML1、PWMH2、PWML2、GND VIN+、GND、M+、MEN=0 EN=0 EN=0 EN=1 PWML1=1 PWML1=0 PWML1=1 PWML1=1 PWML2=0 PWML2=1 PWML2=1 PWML2=1 电机正转 电机反转 电机刹车 电机自由
2.2 AMT 控制器硬件结构 以 MC9S12XDP512 微控制器为核心的 AMT 控制器硬件结构如图：
2.3 传感器选择 自动变速器换档控制过程中需要监测车速、 发动机转速以及变速器输入轴转速等反映车 辆运行状态的量， 以决定自动换档的时刻及有关参数的计算。 转速测量一般选取电磁式或霍 尔式转速传感器， 其输出信号通过整形电路获得 0-5V 的 TTL 脉冲电平信号， 通过 MCU 的 ECT 输入捕捉接口，对脉冲进行计数，实现转速测量及曲轴位置判断。 加速踏板信号、节气门位置信号等，属于角度测量，采用角位移传感器，其输出为 0-5V 的模拟电压信号，通过信号调理电路（保护、滤波、隔离、缓冲）输入到 MCU 的 ATD 模数 转换接口，获取相应信息的变化情况；
电平控制方式
控制方式 PWM 控制方式
EN=0 PWML1=占空比可调 PWM 信号 PWML2=1 电 机正转（改变占空比就可调速） EN=0 PWML1=1 PWML2=占空比可调 PWM 信号 电 机反转（改变占空比就可调速） EN=0 PWML1=1 PWML2=1 电机刹车 EN=1 PWML1=1 PWML2=1 电机自由
82ZYT170-2437
空载 空载 额定 电流 转速 扭矩 （A） （rpm） （N.m） 6
1.3
额定 额定 机身 电流 转速 长度 （A） （rpm） （mm） 30
24
价格
12
24
1800
3700
1.7
1.35
1500
3150
168
170
340
240
4.3 离合器电机驱动器：待选择 4.4 开关电源型号及价格[8] 根据选择的电机工作电压的不同，选择相应的开关电源： 型号性能 直接输出电压、电流 纹波及噪音 进线稳定度 负载稳定度 SP-500-12 12V 40A 70mVp-p ±0.5% ±0.5%
（3）直流电机工作电源 采用开关电源其型号及价格[8] 根据选择的电机工作电压的不同，选择相应的开关电源： 型号性能 直接输出电压、电流 纹波及噪音 SP-500-12 12V 40A 70mVp-p
4
SP-500 -24 24V 20A 70mVp-p
进线稳定度 负载稳定度 效率 直流电压可调范围 输入电压范围 冲击电流 过载保护 过电压保护 启动、上升、保持时间 重量 价格
9
SP-500 -24 24V 20A 70mVp-p ±0.5% ±0.5%
效率 直流电压可调范围 输入电压范围 冲击电流 过载保护 过电压保护 启动、上升、保持时间 重量 价格
分度圆导程 角γ(°) 5°06'08'' 方向
蜗轮齿数 Z2 29
右旋
图1
涡轮蜗杆实体图
4. 主要部件采购方案
4.1 离合器总成[6]： 五菱 462 离合器，或捷达车离合器。 基本配置及价格： 飞轮 95 压盘 70 从动盘 50 分离轴承 35 分离拨叉 15 一轴 60 飘壳 140 拉线 15 运费 50 合计 520
2. AMT 控制系统硬件设计方案
2.1 控T 动作快速性要求； （2）具有多路快速高精度的 A /D 采样能力和高速处理能力，满足 AMT 换档过程中对离
1
合器、选档、换档位置的检测需求，满足对节气门位置、加速踏板置及变速器油温 等模拟信号的检测； （3）具有多路 PWM 输出控制能力，满足 AMT 换档过程中离合器、选换档执行电机的需 求； （4）具有丰富的通讯接口，能满足 AMT 控制器与整车控制器、及发动机 ECU 的通信需 求； （5）具有丰富的定时器、中断资源，具有足够的存储器容量； （6）具有高可靠性，满足车辆级标准； 2.1.2 MC9S12XDP512 基本资源及性能 根 据 以 上 要 求 ， 选 择 飞 思 卡 尔 公 司 推 出 的 车 用 高 性 能 16 位 HCS12X 处 理 器 MC9S12XDP512，能满足复杂时序系统的要求。 该芯片运算速度快，最高 CPU 时钟频率可达 40MH；带 XGATE 协处理器，可单独处理中 断；采用锁相环技术，可在外部晶振频率较低的情况下，通过软件编程产生高频率的系统时 钟，从而降低对外辐射干扰，提高系统稳定性；具有丰富的片内资源，如下图，可大大简化 控制器外围电路。
W 1400 0.01