双离合自动变速箱（Dual Clutch Transmission，简称DCT）是在平行轴手动变速箱的动力传递原理基础上创新开发的。变速器的奇数齿轮和偶数齿轮创新性地布置在连接两个离合器的两个输入轴上。档位切换是通过精确控制两个离合器的分离和结合来完成扭矩传递路径的切换。得益于高效的齿轮传动和独特的换档原理，DCT变速箱具有传动效率高、换档动力持续、换档舒适性好、生产成本低等优点。非常适合我国以手动变速器生产设施为主的基本国情。 DCT变速箱自问世以来，通过不断改进升级和相关技术进步，产品性能得到了全面提升。因此，越来越多的车企投入DCT的研发，新产品也纷纷问世。据相关机构预测，未来5至8年DCT变速箱的市场份额将进一步提升。特别是在自主品牌市场，DCT将得到更广泛的应用，其市场份额将进一步提高。
1 DCT变速箱工作原理及特点分析
1.1 DCT工作原理
图1所示为典型6速双中间轴DCT的结构原理示意图。为了实现动力换档，将奇数档（1、3、5档和倒档）连接到离合器C1。偶数档（2 档、4 档和 6 档）连接至离合器 C2。 C2的输出轴为实心轴，C1的输出轴为套在C2的实心输出轴外的空心轴。从结构上来说，DCT由两个相互独立的齿轮传动装置组成。各变速装置具有与手动变速器相同的功能，并配有离合器。正常行驶时，总是有一组变速齿轮用于传递动力，而另一组变速齿轮则根据换档规则预先安装到下一个即将工作的档位。
图1 DCT传动系统结构图
1.2 DCT换挡过程分析
以1挡升级为2挡为例，分析DCT换挡过程。其他档位的切换过程与此类似。当车辆在一档行驶时，离合器C1处于接合状态，传递发动机扭矩。离合器C2分离并且不传递扭矩。当车辆在2档换档点之前逐渐加速到一定速度时，用于控制2、4档的同步器SYN42动作，提前换入2档。由于此时离合器C2仍处于分离状态，不传递扭矩，因此车辆仍以1档行驶。当车速达到换档点速度时，离合器C1逐渐分离，C2逐渐结合，最终完成换档过程。由于同步器的换档动作发生在换档操作之前，因此同步器的动作对换档质量几乎没有影响。
1.3 DCT变速箱特性分析
目前市场上最常见的自动变速箱包括以下几种：
(1)液力变矩器自动变速器(AT)。由于AT变速箱的整体效率较低，车辆的燃油经济性相对较差，但其换挡舒适性和可靠性较好。从早期的4速AT逐渐发展到6速，甚至8速、9速，一定程度上提高了车辆的燃油经济性，进一步提高了换挡的舒适性。
(2)无级自动变速器(CVT)。 CVT可以通过钢带或钢链实现速比的连续切换，消除无级自动变速过程带来的换档冲击，从而带来出色的换档舒适性。同时，速比的连续变化可以保证发动机工作在高效率区间，更好地平衡整车的燃油经济性。
(3)机械自动变速器(AMT)。在传统手动变速箱的基础上，增加自动换挡机构和自动离合器操作机构，实现自动换挡功能，减轻了驾驶员的劳动强度，并保持了与MT相同的燃油经济性。但换挡舒适性较差。
(4)双离合自动变速器(DCT)。 DCT可以看作是两个AMT一起工作。因此，在保留AMT优点的同时，也大大提高了换挡舒适性。 DCT变速箱根据离合器类型的不同可分为干式DCT和湿式DCT两大类。干式DCT效率更高，湿式DCT更稳定可靠。
基于不同自动变速器的原理分析和实车评价，各种变速器在换挡舒适性和燃油经济性方面的表现如图2所示。
如果从变速箱性能、开发难度、成本等方面进行比较，总体情况如表1所示。
2 DCT变速箱的发展历史及现状
2.1 DCT变速箱的发展历史
图2 各种自动变速器换档舒适性和燃油经济性方面的表现
表1 各类自动变速器综合比较
DCT的发展历史可分为以下三个主要阶段：
(1)概念设计阶段。 1940年，达姆施塔特大学教授鲁道夫·弗兰克（Rudolph Franke）第一个申请了双离合器变速箱的专利。相关测试是基于该变速箱安装在卡车上的原型进行的，但最终并未实现批量生产。
(2)小量应用阶段。 1985年，奥迪将双离合技术应用到赛车上，当时被命名为“采用双离合技术的奥迪Sport Quattro S1 Racing”。得益于双离合器的快速换挡，奥迪赛车在当时赢得了许多赛事的冠军。同年，保时捷还将双离合（Porsche Doppel Kupplungen，简称PDK）技术应用到了跑车上。
(3)广泛的应用阶段。到 20 世纪 90 年代末，大众汽车与博格华纳合作开发并生产了首款适合批量生产的 DualTronic(R) 双离合变速器。博格华纳正在通过使用新型电动液压组件实现 DCT 的工业化。 2002年，DCT应用于大众高尔夫R32和奥迪TT V6。 2003年起，DCT变速箱被推广到高尔夫等车型上。截至2007年底，全球配备DCT的汽车数量已超过100万辆。 DCT变速箱应用广泛。
2.2 全球DCT变速箱发展现状
2002年以来，DCT变速器在乘用车上迅速普及。广泛应用阶段还经历了三大技术创新。
第一代主要代表产品是大众的DQ250和德国格特拉克的DCT450，分别应用于大众高尔夫、福特蒙迪欧等车型。这一代DCT变速箱的显着缺点是变速箱整体效率低、搅油损失高。同时，无法按需控制的机械泵也增加了发动机的负荷，影响整车的燃油经济性。
第二代DCT产品为了提高效率和降低车辆油耗有两个显着的变化。
(1)将效率较低的湿式离合器替换为干式离合器。
(2)由发动机驱动的机械油泵改为电子油泵。
上述两项改进措施提高了变速箱的传动效率。电子油泵的应用还可以更好地支持发动机的自动启停功能，进一步降低车辆油耗。 2008年初，大众汽车在Gower上安装了采用干式双离合技术的第二代DCT。与此同时，福特还发布了与德国格特拉克公司合作开发的新款DCT变速箱——Powershift变速箱。然而，在提高变速箱传动效率和车辆燃油经济性的同时，干式双离合器容易过热的问题开始凸显。离合器过热会导致车辆行驶时感到顿挫感，甚至可能导致TCU控制离合器完全分离，导致车辆失去驱动动力。为了解决上述问题，第三代DCT产品应运而生。
为了改善上一代离合器过热的问题，第三代DCT将干式离合器改为湿式离合器。但相比第一代DCT，还有更多设计改进来提高燃油经济性。例如，离合器润滑系统根据油温反馈进行实时闭环控制，实现按需润滑，从而最大限度地减少离合器阻力损失和油泵机械损失。同时依然保留了第二代产品的电子油泵。在一些高扭矩变速箱中，为了进一步降低功耗，采用了机械泵和电子泵的双泵设计。通过优化齿轮箱内齿润滑系统，减少齿轮箱油的加注量，减少油搅损失。这一代DCT比较有代表性的产品，如大众的DQ380、格特拉克的7DCT300、6DCT150、奔驰的7G-DCT等。
第三代DCT产品的特点如表2所示：
表2 三代DCT产品对比
2.3 我国DCT变速箱发展现状
随着大众将DCT变速箱引入中国并成功推广，国内众多自主品牌车企也纷纷投入DCT的研发。
主要为上汽开发的DCT360于2014年成功应用于荣威等车型并成功投放市场。一汽自主研发的7速DCT也应用在红旗车型上。 2012年，东风集团与格特拉克联合开发生产小扭矩湿式DCT150。吉利在2009年上海车展上首次展示了自主研发的7速DCT。博瑞GE等最新车型也配备了DCT变速箱。比亚迪先后开发了传统DCT和混合动力DCT，并将其应用到旗下多款车型上。广汽、江淮、奇瑞等都有相应自主研发的DCT产品上市。
3 DCT变速箱的发展趋势
纵观DCT变速箱的发展历史，每一代产品技术的改进和升级都是围绕提高产品可靠性、效率、换挡舒适性以及减轻重量、体积和成本等方面进行的。 DCT变速箱自研发以来，已经达到了与AT自动变速箱相媲美的换挡舒适性水平，同时大大提高了整车的燃油经济性。通过对工信部公布的油耗数据进行统计分析，证明DCT变速箱整体燃油经济性较AT变速箱提升6%左右。
3.1 DCT变速箱市场份额预测
IHS相关数据显示，合资品牌紧凑型和小型车中，2017年自动变速箱车型中DCT变速箱占比约为33%。到2025年，这一比例将逐步提高至55%左右。
对于国内自主品牌车企来说，如上所述，DCT变速箱更适合中国的变速箱产业基础。因此，DCT变速箱的应用比例将大大提高。 2017年，DCT在自动变速箱车型中的占比约为40%，到2025年将增至70%左右。
3.2 DCT变速箱技术发展趋势
随着技术的进步和消费者要求的提高，DCT变速箱将在以下方面有进一步的发展和进步：
（1）NVH性能进一步提升：通过硬件设计优化和软件控制逻辑优化，提高了变速箱的NVH水平，主要体现在降低换挡过程中的拨叉噪音，减少过程中的齿轮敲击声松开油门等，给乘客更舒适的体验。
（2）智能控制系统：通过控制系统的自学习功能，针对车况变化及时做出自适应调整，改善驾驶体验；通过优化变速箱启动策略，降低了启动过程中的抖动程度。充分考虑油门变化率、坡度、车重等信息，优化换档模式，避免不必要的升档和降档。
(3)机械部件电子化：越来越多的机械部件被电子部件取代，例如内置于变速箱中的线控换档ETRS。
（4）系统高度集成：传感器、控制器、电磁阀等部件逐步高度集成为一体，提高可靠性，减小体积和成本；电机作为驱动单元之一，与变速箱高度集成，将极大地改善整个系统。提高驱动系统的效率，从而实现驱动系统的轻量化、小型化。
3.3 混合动力汽车DCT变速器发展趋势
随着国家排放要求的不断提高以及油耗双倍积分政策的实施，各种形式的混合动力技术逐渐得到推广。 DCT变速箱本身就具有燃油经济性好的先天优势。因此，基于DCT变速器的混合动力技术层出不穷。例如48v微混系统的P0布局方案，以及与变速箱集成的P2、P2.5等中混、强混布局方案。综合考虑成本、体积、油耗改善效果等多方面因素，与变速箱集成的P2、P2.5方案已成为自主研发车型的主流方案之一。专为混合动力开发的DCT变速箱已成为新一代DCT产品的热点之一。
3.4 纯电动汽车DCT变速器发展趋势
作为国家能源战略的重要组成部分，纯电动汽车是近期发展重点之一。一般来说，对于以电机为驱动源的汽车来说，为了增加车辆的续航里程、减小驱动电机的尺寸和重量，两级变速箱将发挥不可或缺的作用。基于DCT原理开发的2速变速箱只需切换离合器即可实现2档。它不需要进行同步器换档等操作。能够有效平衡换挡舒适性和加速动力，从而实现驾驶系统整体性能的提升。
4 DCT变速箱产品开发关键技术及难点
虽然DCT变速箱本质上具有传动效率高、换挡速度快的先天优势，但在产品开发实践中，仍有很多关键技术需要突破，也面临一些开发难点。
4.1 DCT变速箱开发关键技术
（1）双离合器模块开发：湿式双离合器主要由博格华纳等少数全球供应商开发和提供。干式双离合器的核心技术也主要掌握在舍弗勒、法雷奥等少数供应商手中。双离合模块作为DCT变速箱的重要组成部分，很大程度上决定了DCT的性能和耐用性。该领域国内自主开发亟待突破。
（2）DCT起步控制策略[6]：配备DCT的车辆起步依靠主、从动离合器片的打滑直至同步，实现车辆的起步过程。优化离合器动力学模型、改进离合器组合控制策略、提高离合器执行器的跟踪质量是提高车辆起步性能的主要途径。
(3)智能换档规则的制定：由于DCT变速箱具有预选档位的概念，基于二参数换档规则，综合考虑油门踏板变化率、车重、路面坡度等因素确定换档规则。其他信息。这包括优化预选规则，避免频繁和意外的升档和降档，从而提高车辆的NVH性能和换档舒适性，并延长换档机构的使用寿命。
4.2 DCT变速箱产品开发难点
(1) DCT变速箱NVH优化
换档拨叉基于齿轮传动运动和动力的基本原理，驱动同步器进行换档等，不仅带来了较高的传动效率，同时也带来了齿轮啸叫、换档拨叉噪声、齿轮敲击等NVH。问题。通过提高齿轮制造精度、减少齿轮传动误差、减小齿侧间隙、优化换档拨叉控制和离合器扭矩控制，可以显着改善这些NVH性能并提高客户满意度。
(2)DCT主动热管理技术
无论是干式离合器还是湿式离合器，都需要开发高效的热管理系统。与干式离合器相比，湿式离合器可以有效提高离合器的抗热负荷能力，是未来DCT产品的主要发展趋势。然而，为了最大限度地发挥变速箱的效率，离合器的热管理需要按时按需进行定量冷却和润滑。
(3)DCT系统诊断策略优化
系统的复杂程度越高，对相关部件的可靠性要求就越高。制定准确合理的故障诊断策略，可以避免因诊断错误而导致电力传输中断的情况发生。同时，制定合理的跛行策略，确保变速箱最大限度地发挥基本功能，提高用户满意度。
5 结论
本文根据DCT变速箱的结构、工作原理和特点，以及DCT的发展历史，对DCT的发展趋势进行预测，得出以下结论：
（1）DCT变速箱是根据手动变速箱的基本原理而创新开发的，因此具有传动效率高、可靠性高的优点。通过双离合变速器动力的切换，实现不间断的动力换档。它同时具有良好的动力性和舒适性。它综合了手动变速箱和自动变速箱的优点，具有广阔的发展前景。
(2)DCT的机械结构与AMT类似，开发难度相对较低。难点在于控制系统的开发和设计。尤其是换挡逻辑和离合器控制策略的制定。因此，开发初期的投入，特别是软件开发的投入是比较大的。但量产后，材料成本会比AT、CVT低，综合成本会更低。
(3)DCT可以充分利用现有的手动变速箱生产线和加工制造经验。供应链和制造体系具有良好的连续性，在中国具有良好的工业化基础。
（4）国内企业在自主研发DCT过程中，不仅要注重与纯燃油汽车配套的产品开发，还要规划模块化开发和DCT产品平台。通过产品模块化开发，可以满足传统、混合动力、纯电动汽车等不同车型的应用需求，最大限度地减少研发投入、材料成本和开发周期。同时，需要在DCT核心零部件技术上取得研发突破，打破垄断，如双离合器、控制模块等。
