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1、宝马双离合器变速器电控系统介绍 陈晓霞 周晓飞 河北省机电工程技师学院 石家庄创业汽车技术研究中心 作者简介：陈晓霞, 女, 讲师, 硕士, 从事电子电工方向教学与研究工作;作者简介：周晓飞, 男, 石家庄市青年岗位能手, 从事汽车应用与维修技术研究。收稿日期：2017-01-04Received： 2017-01-041 双离合器变速器简介宝马双离合器变速器 (D K G) 用于 E 9 0 M、E92M、E93M 等车型上, 其变速器型号为 GS7D36SG, 它结合了顺序挡换挡变速器 (SMG) 与自动变速器的优点。与 SMG 一样, 它可以在自动换挡模式“前进挡”和手动换挡模式“顺序换
2、挡”下使用。双离合器结构示意如图 1 所示。图 1 双离合器内部结构 下载原图变速器控制由 DKG 电子系统负责, 功能执行由 DKG 液压系统负责。这些系统组成一个机械电子模块且集成在变速器内。双离合器变速器特点如下: (1) 液压操纵式双离合器 (所谓的湿式离合器) ; (2) 集成式机械电子模块, 由 DKG 电子系统和 DKG 液压系统组成; (3) 内部直接润滑; (4) 特殊机油冷却循环回路; (5) 新型 MDKG 选挡开关 (MDKG, 名称前的字母 M 区分普通 DKG 特殊信息和 MDKG 特殊信息) ; (6) 自动驻车锁; (7) 长度针对 DKG 调整的传动轴 (较短
3、) ; (8) 全可变 M 差速器锁, 传动比改为3.154 (非 DKG 为3.846) , 壳体端盖进行了调整。2 双离合器变速器工作原理从结构上看, DKG 由两个子变速器构成, 每个子变速器都带有一个离合器。离合器 1 与子变速器 1 连接, 离合器 2 与子变速器 2 连接。DKG 工作原理简图如图 2 所示。图 2 DKG 工作原理简图 下载原图子变速器 1 包含挡位1/3/5/7/R, 子变速器 2 包含挡位 2/4/6。这意味着无论是换高挡还是换低挡 (R 挡除外) , 下一个挡位始终位于另一个子变速器上。以当前挡位 (例如在子变速器 1 上) 加速期间, 变速器提前挂入位于子
4、变速器2 上的下一个挡位。随后进行换挡时, 可以通过有针对性地控制离合器在牵引力不中断的情况下, 迅速将驱动力从子变速器 1 传递到子变速器 2。因此在提供牵引力和换挡舒适性方面优势非常明显。同时, 在保留了手动变速器优点 (例如与发动机直接连接) 的情况下, DKG 结合了自动变速器牵引力和舒适性方面的优点。3 车载网络3.1 车载网络接口图 3 为 MDKG 变速器电子控制系统与 M 选挡开关的联网情况和至 E9*M3 车载网络的接口示意图。3.2 车载网络概览E9x M3 车载网络增加了 M 双离合器变速器方面的功能, 车载网络概览见图 4。图 3 M DKG 车载网络接口系统电路图 下
5、载原图1.DSC控制单元 (动态稳定控制系统) 2.辅助水泵3.DKG电子系统 (集成在机械电子模块内) 4.DME控制单元 (数字式发动机电子系统) 5.组合仪表6.CAS控制单元 (便捷登车及起动系统) 7.转向柱开关中心 8.诊断接口9.接线盒电子装置10.门触点开关11.脚部空间模块 12.M 选挡开关 (MGWS) 13.驻车锁电磁铁14.制动信号灯开关15.加速踏板模块 16.驾驶逻辑模式选择开关17.DSC 传感器单元图 4 E9x M3 M DKG 车载网络概览 下载原图ACSM高级碰撞和安全管理系统 (仅限 E93) ASP车外后视镜CA舒适登车系统CAS3第 3 代便捷登车
6、及起动系统CCC车辆通信计算机CDCCD 换碟机CID中央信息显示屏CON控制器CTM敞篷车车顶模块 (仅限E93) DAB数字音频广播DKGMDKG 电子系统 (集成在变速器内) DSC动态稳定控制系统DSCSENDSC 传感器DME数字式发动机电子系统EDCK连续式电子减振器控制系统EDR电子节气门调节器EKP电动燃油泵控制单元ELV电动转向锁 (仅限欧规车辆) FS-MOST 直接存取接口FLA远光灯辅助系统FRM脚部空间模块FZD车顶功能中心GBBF前乘客安全带延伸装置控制器 (仅限E92) GBFA驾驶员安全带延伸装置控制器 (仅限E92) GWSM选挡开关High-AudioBMW
7、 专用高级音响系统IBOC带内同频广播 (数字收音机) IBS智能型蓄电池传感器IHKA自动恒温空调JB接线盒KOMBI组合仪表LLS电子怠速调节器M-ASK多功能音频系统控制器MW-SEN微波传感器 (仅限 E93) MRS5第 5 代多功能乘员保护系统OC3座椅占用识别垫 (仅限美规车辆) PDC驻车距离监控系统QLT质量、油位、温度、机油传感器RAD1/2收音机 1 或收音机 2RLS晴雨传感器ROC翻车控制器 (仅限E93) SBFA驾驶员车门开关组件SDARS卫星调谐器 (仅限美规车辆) SBX接口盒SBXHigh高级接口盒SINE集成有倾斜报警传感器和备用电池的报警器SMBF前乘客
8、座椅模块SMC步进电机控制器SMFA驾驶员座椅模块SZL转向柱开关中心TAGE车门外侧拉手电子装置TCU远程通信系统控制单元TOP-Hi Fi顶级高保真音响放大器TPMS轮胎压力监控系统 (仅限美规车辆) TPMSENTPM 传感器 (仅限美规车辆) USIS超声波车内监控装置 (仅限 E90/E92) VM视频模块4 机械电子模块4.1 机械电子模块结构集成在 DKG 变速器壳体内的机械电子模块, 由 DKG 电子系统和 DKG 液压系统组成。换挡拨叉轴行程传感器直接固定在 DKG 电子系统上 (图 5b) 。上部行程传感器内集成有用于内部输入轴 1 和 2 的转速传感器。驻车锁传感器集成在
9、倒数第 2个行程传感器内 (图 5b) 。图 5 机械电子模块 下载原图8 个挡位通过 4 个液压缸和 4 个独立换挡拨叉轴挂入。换挡拨叉轴位置由换挡拨叉轴传感器以非接触方式探测 (图 6) 。图 6 DKG 系统机械电子模块 下载原图4.2 传感器系统和通信4.2.1 传感器双离合器变速器包含带转动方向识别功能的变速器轴 1 转速传感器、不带转动方向识别功能的变速器轴 2 转速传感器、离合器 1 和 2 的离合器油压力传感器、3 个温度传感器 (1 个用于喷出的离合器油, 2 个冗余温度传感器用于 DKG 电子系统) 、4 个用于传输换挡拨叉轴位置的线性传感器、1 个双 (冗余) 驻车锁传感
10、器等传感器, 安装在变速器内, 传感器信号直接发送至 DKG 电子系统内, 其工作原理如图 7 所示。图 7 DKG 工作原理图 (带离合器、轴、DKG 电子系统和传感器) 下载原图A输入转速霍尔传感器B内部输入轴 2 的变速器转速霍尔传感器C带转动方向识别功能的内部输入轴 1 变速器转速霍尔传感器D离合器油压力压电传感器ENTC 温度传感器F换挡行程霍尔传感器G驻车锁霍尔传感器 (冗余) 系统还通过一个复杂的温度模型计算油底壳温度, 并借助离合器喷油温度和DKG 电子系统温度进行验证。4.2.2 转矩干预带负荷换挡或滑行时, DKG 机械电子模块通过 PT-CAN 总线, 将转矩规定阈值发送
11、给发动机管理系统, 以便实现转矩干预。为了降低发动机转速, 换高挡时反向干预转矩。换低挡时正向干预转矩, 以便提高转速。发动机管理系统通过转矩干预为换挡过程提供支持。4.2.3 LIN 总线模块为了实现与选挡开关 (GWS) 的冗余通信, 除了 PT-CAN 模块外, DKG 电子系统内还有一个 LIN 总线模块。5 M 选挡开关 (M GWS) 5.1 选挡开关E9xM3 的双离合器变速器有 1 个 M 专用选挡开关。其操作与带顺序换挡 M 变速器 (SMG) 的 E6xM5/M6 类似。MGWS 由带显示的选挡杆、带控制单元的壳体和以电气方式连接的外部驾驶逻辑模式选择按钮组成, DKGM
12、选挡开关见图 8。图 8 DKG M 选挡开关 (M GWS) 下载原图5.2 选挡杆:显示和功能选挡杆上的换挡示意/行驶模式/选挡显示与带 SMG 的 E6xM5/M6 类似。区别如下:E92M3 选挡杆不再卡止在 2 个选挡杆位置 N 和 R, 而是只卡止在 R 位置。MGWS选挡杆为单稳态。这意味着向前、向后、向右或向左移动后选挡杆自动返回其初始位置, 倒车挡除外。在此选挡杆向左侧卡止在选挡杆位置 R 处, 必须由驾驶员移回到初始位置。根据选挡杆操纵情况和行驶模式, 换挡示意/行驶模式/换挡显示背景呈红色。这种显示方式能准确显示当前选择的行驶模式和换挡可能性。该显示由定向照明 (用于照亮
13、换挡) 和功能照明组成。处于不同位置的红色LED 显示当前选择的行驶模式和换挡可能性。MGWS 内的功能照明由 DKG 电子系统控制。系统监控功能照明。为此 DKG 电子系统读取显示信息并将其与所要求的显示内容进行对比。为了实现与 DKG 电子系统的冗余通信, 除 PT-CAN 总线模块外, MGWS 内安装了一个 LIN 总线模块。5.2.1 选挡杆基本位置 (单稳态) 除了卡止位置 R 外, 选挡杆始终位于单稳态选挡杆基本位置。起动发动机时, 驻车锁始终处于挂入状态且离合器处于无压力分离状态。无论在哪个挡位下关闭了发动机, 是否踩下/启用了脚制动器, 都可以起动发动机。在选挡杆基本位置处选
14、挡杆显示背景呈红色 (图 9a) 。5.2.2 行驶模式前进挡 D (自动换挡模式) 首次将选挡杆短促向右推移时, 就会启用前进挡 D, 此后DKG在自动换挡模式下自动换到第 1 或第 2 挡。除了选挡杆基本位置外, 在选挡杆显示内 D/S 背景也呈红色 (图 9b) 。5.2.3 行驶模式 S (顺序换挡模式) 第 2 次短促向右推移时, DKG 从自动换挡切换到顺序换挡模式 S。每向右推移选挡杆 1 次, DKG 就会在顺序换挡与自动换挡模式之间切换 1 次。如果在2挡至6挡下行驶时选择行驶模式 S, 则除 D/S 外, 符号“+”和“-”背景也呈红色 (图 9c) 。现在驾驶员可以通过向
15、后操纵选挡杆换到较高一挡, 或通过向行驶方向操纵来换低挡。驾驶员给出的换挡要求始终在允许的转速范围内执行。达到最高转速时不会自动换高挡 (例外:快速起步控制) 。只要在自动换挡模式下向前或向后推移选挡杆, 或者操作转向盘上的换挡翘板开关, MDKG 就会切换到顺序换挡模式。在顺序换挡模式下有 2 个附加显示, 一个用于 1 挡, 另一个用于 7 挡。在 1 挡下符号“-”的背景不再为红色, 因为此时无法继续换低挡 (图 9d) 。在 7 挡下符号“+”的背景则不再为红色, 因为此时无法继续换高挡 (图 9e) 。5.2.4 空挡 N驾驶员也可以有意识换到空挡, 方法是短促向左推移选挡杆。在选挡杆显示内符号 N 背景呈红色 (图 9f) 。在自动洗车设备内洗车时需换到空挡。图 9 D KG GWS 各挡位示意图 下载原图5.2.5 选择挡位倒车挡“R”挂入倒车挡后, 在这个卡止位置下符号 R 背景呈红色 (图 9g) 。如果处于卡止的选挡杆位置 R 时起动发动机, 选挡杆基本位置按 1Hz 频率以红色闪烁。其目的是提醒驾驶员, 倒车挡处于挂入状态, 驾驶员必须将选挡杆移回到基本位置, 以便选择一个新挡位或行驶模式。5.3 驾驶逻辑模式选择其操作和显示与SMG和 SMG相同。通过驾驶逻辑模式选择开关, 可选择顺序换挡模式下的 6
