變速器的價值在于，作為核心部件它很大程度上決定著汽車動力性、經濟性和可靠性等關鍵技術指標，因此變速器是汽車產品核心競爭力的體現。實際上，很多企業都把變速器作為自己的核心競爭力，將其打造為技術品牌標簽。
核心觀點摘要
【變速器是汽車的核心競爭力】
變速器的價值在于，作為核心部件它很大程度上決定著汽車動力性、經濟性和可靠性等關鍵技術指標，因此變速器是汽車產品核心競爭力的體現。實際上，很多企業都把變速器作為自己的核心競爭力，將其打造為技術品牌標簽。
【優質變速器需系統研發】
一款變速器從開發到量產，是一個從基礎研究到工程技術、制造技術，再到試驗測試技術，最后到整車標定匹配等支撐技術的完整過程，這些環節缺一不可，只要有一點沒有突破，就無法做出優質的變速器產品。
【創新才能突破國外技術封鎖】
如果買圖紙跟著他們的方案來做，是永遠也超越不了國外技術的。因此一定要有新的理論、新的方法、新的技術手段去突破國外專利的封鎖，創新提出全新的方案，這是自動變速器攻關中非常困難的一點。
【制造業水平是變速器創新基礎】
自動變速器是多學科多領域技術集成的成果結晶，自動變速器的研發不只是設計方案先進或落后的問題，也不只是某一個關鍵零部件的制造問題，而是中國高精尖整車、整機研制水平和制造業綜合實力的體現。
【變速器未來將多路線發展】
中國自動變速器市場肯定也會是多種技術路線同時發展的格局，不可能某一種類型的自動變速器在所有車型上都廣泛使用。
【自主變速器與國際水平相當】
現在國內的自動變速器在技術上并不落后國外，某些指標我們還要略優，也有個別指標略差，總體來講技術水平相當。
【變速器產業應“抱團攻關”】
中國變速器產業應該借助自發或者國家組織建立的行業組織，成立動力總成技術創新聯盟，聯手攻關關鍵技術。要把研發機構、整車企業、發動機企業、變速器企業及其他關鍵零部件企業都吸引到聯盟中來，由國家提供政策和資金上的支持，讓各方各司其職、共同努力。
【電動化也需要變速箱】
電動車本身仍然需要變速器。只是不會像傳統汽車一樣需要那么多個擋位，因為電機特性確實比較好。電動乘用車用2-3擋變速器，電動公交車用3-4擋變速器，即可獲得良好的能耗經濟性，而且結構也比較簡單，性價比很好。
對話正文
趙福全：各位網友，大家好！歡迎大家來到鳳凰汽車“趙福全研究院”高端對話欄目，我是欄目主持人、清華大學汽車產業與技術戰略研究院院長趙福全。今天我們非常榮幸地請到了國家乘用車自動變速器工程技術研究中心常務副主任、北京航空航天大學汽車工程系徐向陽教授。徐教授，歡迎您！
徐向陽：趙院長好！鳳凰汽車的各位網友，大家好！
趙福全：您多年來一直致力于自動變速器的研發，取得了豐碩的成果。兩年前您領銜開發了世界上首款前置前驅8擋自動變速器（以下簡稱8AT），這個項目榮獲了2016年國家科技進步一等獎，這也是迄今為止中國汽車零部件行業唯一的國家科技進步一等獎。上個月末，您分享8AT研發方法的新書也問世了。應該說，您長期扎根于自動變速器領域的科學研究和產業化推廣，為中國自動變速器產業的發展立下了汗馬功勞。作為學者，您的貢獻很了不起。
今天借此機會，想和您交流一下自動變速器的發展現狀、主要問題以及未來機遇。本欄目今年的主題是“汽車技術創新”，而自動變速器是傳統動力總成中重要的組成部分，也是一直困擾中國汽車產業的核心技術之一。變速器其實不是簡單的零部件，而是一個總成，是一個傳動機構。您研究自動變速器這么多年，感受肯定很深，首先請您和我們分享一下中國自動變速器產業的發展情況。
徐向陽：感謝趙院長的邀請。變速器是汽車動力總成的核心部件，行業普遍認為自動變速器是汽車上技術含量最高、最復雜的產品之一。長期以來，國內自動變速器嚴重依賴進口和外資供應商，這主要是因為國內外開展自動變速器技術研究的時間相差非常大。
一般認為，國外自動變速器的研究開始于1937年，以通用把自動變速器安裝在奧茲莫比爾汽車上為標志。而國內自動變速器的研究是從本世紀初才開始的，相比之下有70年的差距。我們開始研究自動變速器時，這一領域的人才儲備、產業鏈、核心技術和行業標準等方面都基本處于空白狀態。要改變這種狀態是非常困難的，涉及到方方面面的突破。
經過十多年的自主創新，國內自動變速器產業已經取得了非常大的進步。以盛瑞為代表的一些企業，在8AT技術上取得了產業化突破。上汽混合動力電驅變速器EDU也取得了重大突破。此外，吉利、長城的7速雙離合變速器（7DCT）也在去年實現了產業化?？梢哉f，最近十年來，自動變速器是中國汽車技術創新中最活躍的領域，也是成效最顯著的領域。
結合市場數據來看，可以更直觀地看到中國自動變速器領域的成果。2013年之前，中國自主自動變速器的市場份額幾乎是0，2014年市場份額約占1%，2015年約3%，2016年約7%，2017年達到了12%。我預計到2018年底，自主自動變速器的市場份額將接近20%。
趙福全：您剛才講自動變速器復雜，技術攻關很難。但是核心技術不只是難的問題，更要有價值，否則也沒必要去做。那么自動變速器的重要性如何？它在汽車動力傳動系統中的價值體現在哪里？
徐向陽：變速器的重要性在于它是汽車上不可或缺的一個總成。汽車的行駛工況非常復雜，現在汽車的最高車速可以達到每小時200公里，還有速度更高的車型；而在怠速工況下，車速只有每小時5-6公里，最低車速和最高車速之間的跨度是40倍。我們知道，發動機在怠速狀態下轉速約為每分鐘800轉，在車輛行駛中最高轉速大概可達每分鐘6500轉左右，高低轉速之間的跨度是8倍。如果用發動機直接驅動，其轉速和扭矩特性并不能滿足汽車的行駛需求。所以必須要有一個變速機構，把發動機的轉速和扭矩進行適當地調節，使其滿足行駛需求。從這個角度來講，變速器是十分重要的核心部件。
另外，從整車的角度講，變速器的技術水平在很大程度上決定了整車的技術水平。變速器的研發投入巨大，動輒需要幾十億、上百億研發資金；同時研發周期非常長，全新變速器的開發需要5-7年；而且車用變速器的應用還有非常高的技術門檻，整車企業把變速器視為核心總成來看待，技術不過關的變速器根本拿不到車企的訂單。
變速器的價值在于，作為核心部件，它在很大程度上決定著汽車動力性、經濟性和可靠性等關鍵技術指標，因此變速器是汽車產品核心競爭力的體現。實際上，很多企業都把變速器作為自己的核心競爭力，將其打造為技術品牌的標簽。比如，一提到大眾汽車，大家立刻就會想到其雙離合器自動變速器。
趙福全：變速器能把發動機的動力非常平穩、高效地傳遞出去，是最重要的傳動機構之一。因為它的特殊作用，所以對其性能的要求非常高。變速器研發既有設計方案上的難點，更有制造工藝上的難點，所以，各家企業都把自動變速器作為一個技術壁壘或者說技術門檻來確保自己的核心競爭力。同時，卓越的變速器也是企業品牌的重要支撐點。
發達國家在上個世紀30年代就開始了自動變速器的研發。而中國乘用車產業起步比較晚，汽車核心技術的研發起步更晚，自動變速器是到本世紀初才真正開始研發。所以中國市場上的自動變速器曾經都是通過合資企業從國外引進的技術。自主自動變速器產品進入市場僅僅是最近兩三年的事情，應該說，我們的進步很快，自主自動變速器在國內市場的份額去年已經達到了12%，今年可能更高。也誕生了像盛瑞這樣優秀的變速器企業，同時不少本土整車企業也在產業化各種不同的變速器，我們正在奮起直追。
那么，自動變速器技術到底難在哪里？是設計的問題？制造的問題？還是材料的問題？中國汽車工業起步晚，為什么沒有發揮出后發優勢呢？
徐向陽：變速器技術涉及面非常廣，與理工科的多個基礎學科都相關。
首先，變速器開發先要進行方案設計。好的方案直接決定著變速器的結構、成本和關鍵技術指標。但是，要找到好的方案并不是一件容易的事情。比如在結構上，通常有三個行星排或者四個行星排傳動可選，同時有5個換擋元件可選，這樣要設計一款8擋或者9擋自動變速器，排列組合下來就會有數十億、上百億個方案可選，要在這里面找到最優或者較優的方案是很難的，因為這同時涉及到機械結構、運動學和動力學等多學科的相關技術問題。
其次，進行變速器的壽命和輕量化開發時，需要用不同類型的材料，包括金屬材料、復合材料，這又涉及到材料科學的很多問題。
再次，變速器的核心技術指標是傳動效率，要提高效率就要研究摩擦學的很多科學及工程技術問題。
最后，自動變速器是機電液控一體化的系統，除了機械、液壓之外，還涉及到控制科學和計算機科學等領域的問題。因此，變速器涉及到理工科的眾多基礎學科，要設計開發出一款優秀的變速器產品需要多領域的基礎理論提供支撐。
在設計開發變速器的過程中，包括機械系統、液壓系統、電控系統等各個方面的工程技術問題，都需要我們一一攻克。而且不僅僅是完成設計，還要制造出來，這涉及到制造工藝的復雜技術問題。還要看供應商能不能為變速器總裝廠提供質量合格、技術達標的零部件，這又涉及到整個配套產業鏈的技術水平和工藝裝備能力問題。最終，生產出變速器之后，要與發動機以及整車進行匹配標定和系統集成，也就是說，還涉及到匹配標定和整車集成的相關核心技術。
總之，一款變速器從開發到量產，是一個從基礎研究到工程技術、制造技術，再到試驗測試技術，最后到整車標定匹配等支撐技術的完整過程，這些環節缺一不可，只要有一點沒有突破，就無法做出優質的變速器產品。
趙福全：如果我們買來圖紙，按照人家成熟的變速器方案來開發，難道就不能做好嗎？這其中是制造更難，還是設計更難？如果做個排序，您覺得哪個環節最難？
徐向陽：很難說哪個環節更難，不同的階段各有各的難點。在設計階段，最大的難點就是方案設計。因為變速器作為核心技術，跨國公司建立了很多的技術壁壘，包括知識產權方面的布局?？鐕緡@自動變速器注冊了很多專利，這些注冊過專利的結構和方案就不能再用了。所以在開發之前，我們還必須對現有變速器的專利進行系統的研究。例如6擋及以上的AT，比較好的傳動方案差不多都已經被跨國公司注冊了專利。
趙福全：核心問題是，國外比我們早發展70年，好的技術方案早就被國外企業申請過專利了。
徐向陽：是的，核心技術都被專利保護起來了。如果買圖紙跟著它們的方案來做，是永遠也超越不了國外技術的。因此一定要有新的理論、新的方法、新的技術手段去突破國外專利的封鎖，創新提出全新的方案，這是自動變速器攻關中非常困難的一點。上百億個方案不可能靠人工去篩選，我們需要設計理論的創新。
趙福全：正如徐教授介紹的，自動變速器既涉及到基本的機械結構，也涉及到材料，更涉及到液壓、傳動、電控和制造，所有這些技術共同構成了自動變速器的產品競爭力，最終體現為性能、效率、噪聲、重量、體積等技術指標。
實際上，變速器領域面臨的問題可以說是中國汽車產業目前面臨問題的縮影，因為自動變速器是一個“古老”的學科，是一個機電液控一體化的集大成者，是多學科多領域技術集成的成果結晶，任何一方面落后都會成為創新道路上的“絆腳石”。所以，自動變速器研發不只是設計方案本身先進或落后的問題，也不只是某一個關鍵零部件的制造問題，而是中國高精尖整車、整機研制水平和制造業綜合實力的體現。
下面我們來談談您主導的變速器技術創新成果。剛才說到發達國家的汽車工業已經有一百多年歷史，自動變速器也有超過80年的發展史，期間產生了很多專利，形成了森嚴的技術壁壘。在這種情況下，由您作為第一完成人的8AT自動變速器研發與產業化項目取得了成功，一舉榮獲國家科技進步一等獎，這非常不容易。那么，這個項目的獨到之處在哪里？為什么在如此困難的情況下還能實現重大突破呢？這款自動變速器產品從專利、設計和性能的角度，都有哪些優勢？
徐向陽：首先，8AT項目實現了傳動方案上的創新，從而突破了國外專利的封鎖。我們剛開始啟動這個項目的時候，國際上還只有6AT，國外專利保護的6AT技術主要是三自由度的行星齒輪機構，這種結構下較好的技術方案都被國外專利封鎖了。所以當時我們面臨兩個選擇：一個是繼續做6AT研發，那只能仿造別人的6AT，但跟隨永遠也不可能超越，我們最終摒棄了這個選擇；另一個就是努力突破專利封鎖，想辦法找到新的傳動方案。
為此我們開發了一套尋找優秀方案的算法，不再分析三自由度，而是直接去分析四自由度的結構，在四自由度行星齒輪的所有組合里去尋找新的傳動方案，以便在技術上超躍國外。在這種情況下，我們決定直接做8擋變速器，因為擋位越多，變速器的速比范圍就越寬，也就可以和發動機有更好的匹配，從而更大地降低燃油消耗?；旧献兯倨髅吭黾右粋€擋位，可額外節油3%。從6AT到8AT增加了兩個擋位，意味著可以多節油6%。
最終，我們成功做出了世界上首款前置前驅8AT產品。在這款產品上，我們取得了三個重要的創新突破。
第一，傳動方案的創新。我們創新地提出了一個四自由度、雙軸、復合傳動的變速器方案。既有行星齒輪傳動，又有定軸齒輪傳動，行星排布置在兩根平行軸上。不僅突破了國外的專利，而且因為擋位數的增加，變速器更為高效。這是一個非常重要的創新。
第二，機電液精準控制的創新。裝備自動變速器的車輛，在行駛中掛到前進擋就可以了，隨著駕駛員踩油門，擋位會自動切換。但是如果換擋過程不平順，駕駛員就會覺察到車輛的頓挫，駕駛感受就不好。如何確保行駛中自動變速器的擋位切換能夠不讓駕駛員感到不適呢？要做到這一點，不僅要把機械部分和液壓部分分別設計好，而且要把兩部分集成好，使擋位精準控制在正確的時間節點進行正確的切換，同時對換擋的控制也要非常平順。在開發過程中，我們主要在軟件上下了很大的工夫，提出了敏捷控制策略，并在控制過程中使用了聚類算法，保證了換擋的平順性。
第三，保證批量制造產品一致性的創新。變速器產業化涉及到機械、液壓、電子等各種各樣的零部件，一條年產30萬臺變速器的生產線，必須保證每一臺下線的產品都是合格的。而且變速器的使用壽命要按照30萬公里設計，以確保汽車行駛30萬公里內的換擋品質不會變差，這對變速器出廠時品質的一致性要求極高。為此，我們在零部件制造的精度控制和裝配的精細工藝上做了很多創新。此外，變速器還要在使用過程中保持品質一致性。由于機械零件使用一定時間后必然會有磨損，造成零件之間的間隙變大，要在這種情況下保持變速器的工作狀態如同新出廠時一樣，難度可想而知。針對這個問題，我們在控制軟件上做了很多工作，通過大量自適應和自學習的算法，讓變速器在使用過程自行調整，來解決由于磨損造成的換擋品質下降和性能衰退問題。
總結來說，8AT研發項目主要實現了三大突破：即傳動方案的創新；機電液精準控制的創新；批量制造產品一致性的創新。這個項目不僅僅是工程上的優化，而是基于基礎科研的創新完成了傳動方案的理論創新，又在創新方案的基礎上，融合了工程技術方面的創新，包括控制軟件、控制算法和控制策略，我們都提出了很多全新的方法和策略，這樣才最終實現了變速器產品的高度一致性，保證8AT在運行30萬公里內都能確保換擋平順且性能穩定。
趙福全：8AT自動變速器項目確實克服了來自多方面的挑戰，解決每個方面的問題都要有自己的獨到之處，否則不可能設計出受到行業認同的8AT產品，更不可能獲得國家科技大獎。這其中既有結構問題，也有材料問題，既有傳動效率的問題，也有機電液一體化控制的問題，最終還要優化制造體系來支撐這款產品的大批量生產。說到這里，想問一下徐教授，一款變速器的優劣應該從哪幾個角度來評價？
徐向陽：評價變速器有幾十個關鍵技術指標。其中，最核心的評價指標有四個：一是傳動效率；二是輕量化設計，輕量化與功率密度、扭矩密度息息相關；三是換擋品質，要保證換擋具有良好的平順性，無論是動態還是靜態；四是NVH（Noise Vibration Harshness，噪聲振動）性能。此外比較重要的指標還有設計輸入扭矩和輸入轉速，這兩個指標在輕量化指標中也有所體現。
趙福全：您領銜設計的8AT自動變速器，如果用以上四個指標評價，分別處于什么水平呢？
徐向陽：我們做過對比測試。從傳動效率的角度講，單獨看最高傳動效率沒有意義，要看變速器在循環過程中的綜合效率。綜合效率反映了機械、液壓、電控系統的綜合技術水平，包括變速器與發動機、整車匹配標定和系統集成的技術水平。我們的8AT與國外主要競爭對手的6AT產品相比，在NEDC工況測試中綜合傳動效率高3.7%，這是很重要的一個指標。同時，在外部尺寸上，我們的8AT要比國外的6AT短兩毫米。
趙福全：您研發的是8AT，比6AT更復雜，然而尺寸卻更短小。這里說的尺寸是軸向尺寸，軸向尺寸對于轎車的總布置來說太重要了。
徐向陽：是的，我們把8擋自動變速器做得比國外6擋自動變速器還要短，這一點非常不容易。另外，經過主客觀評價，我們的8AT在換擋品質上也做到了與國外變速器處于同等水平。而在不同的轉速和扭矩下的NVH對比測試中，我們8AT的噪聲也比國外變速器低2-3分貝。
趙福全：剛才我們了解了8AT研發及產業化的情況，也談到了這款自動變速器與國外同類產品之間的對比，應該說，這個項目確實非常不容易，獲得國家科技大獎可謂實至名歸。接下來讓我們圍繞自動變速器技術展開探討。徐教授，自動變速器主要有哪幾種？不同種類的自動變速器各有哪些優缺點？
徐向陽：現在產業化的自動變速器有四大類：第一類是AT（液力自動變速器）；第二類是AMT（機械自動變速器）；第三類是CVT（無級變速器）；最后一類是DCT（雙離合器變速器）。這四種類型的自動變速器結構和工作原理都不一樣，各有優缺點，適合的車型也不相同。它們的核心零部件既有共性的又有個性的。
概括來講，AT的優點是扭矩范圍非常廣，所以可以適合各種類型的車型。但是AT采用行星排結構，比較復雜，同時國內行星排的產業化基礎相對比較薄弱。
相比之下，AMT是在手動變速器的基礎上，增加了一套機械裝置來實現自動換擋，而國內有傳統手動變速器的產業基礎，但是在控制技術上仍然較為薄弱。另外，由于AMT在換擋過程中有動力中斷，乘用車消費者通常不太接受，它適用于價格偏低的入門級車型。
CVT的原理是通過摩擦實現傳動，因此CVT本身的傳動效率在四種變速器中是最低的。但是它可以實現無級變速，能夠盡可能地去貼近發動機的最佳工作曲線，所以這種變速器與發動機集成在一起，作為動力總成的整體效率還是可以的。不過CVT有一個很大的缺點，就是最大扭矩受到限制，目前最好的CVT扭矩大致可以做到400牛米，更適合于中小排量的車型。
最后，DCT采用了一個雙離合器模塊，通過交替傳動完成換擋，其優點是換擋更快捷。不過DCT的結構總體上不比AT簡單，雖然很多人認為它更簡單，其實由于它有雙離合器模塊，還有一套液壓模塊，結構是比較復雜的。DCT的扭矩范圍比較寬，搭載DCT變速器的跑車在極限工況下可以傳遞大約1000牛米的扭矩，在乘用車上DCT的最大扭矩通常約為500-600牛米，干式DCT要比濕式DCT傳遞的扭矩更小一些，所以DCT適用的汽車類型比較多。但是DCT不太可能應用到大型商用車上，主要是因為雙離合模塊摩擦生熱的問題較難解決。
趙福全：現在這幾類自動變速器技術發展得都比較成熟。正如徐教授介紹的，每種技術都有它的優點和缺點。各家企業需要根據自己產品的類型和價格、以及企業內部的技術積累等多個因素選擇變速器的類型。
那么這四種主流自動變速器未來的發展前景如何？您更看好哪一種？或者說您覺得哪一種會有更大的發展空間？為什么？實際上，美國、歐洲和日本汽車市場上都有占主導地位的自動變速器類型，像美國就是絕對以AT為主，中國市場未來會不會如此呢？
徐向陽：我個人覺得中國的汽車市場太大了，目前年銷量已經接近3000萬輛。在這么大的市場里，各種車型都會有空間，所以中國自動變速器市場肯定也會是多種技術路線同時發展的格局，不可能某一種類型的自動變速器在所有車型上都廣泛使用。
我曾經做過一個數據統計，國內合資車企和自主車企自動變速器的類型以及產能規模狀況：截至目前的規劃，到2020年DCT的產能將達到年產1000萬臺，約占自動變速器整體產能的50%；AT的年產能大概在600多萬臺；CVT的產能則是年產300萬臺左右。根據這個數字我們基本上就可以預測到2020年三種類型自動變速器的市場份額。AMT主要是用在低端車型上，量相對較少，年產量估計約20-30萬臺。另外，國內商用車自動變速器要比乘用車落后一些。
趙福全：粗略算下來，2020年這幾種自動變速器的產能加起來接近2000萬臺。自動變速器在中國有那么大的市場嗎？現在自動變速器在汽車上的搭載率是多少？如果按汽車年銷量3000萬輛計算，中國自動變速器的產能會不會出現過剩？
徐向陽：國內自動變速器的搭載率在逐年上升。以乘用車為例，自動變速器的搭載率在2015年第一次超過50%，達到51%；2018年搭載率則有望達到60%，搭載率正在高速增長。2017年中國乘用車銷量為2472萬輛，如果2020年以乘用車年銷量為2500萬輛來計算，再考慮到搭載率繼續提高的因素，從市場需求的角度講，基本上應該處于產能與需求平衡的狀態。
趙福全：目前各國都在開發AT、AMT、CVT、DCT四種自動變速器，相比之下國內和國外的技術水平是否存在差距？如果存在，差距有多大？具體表現在哪些方面？
徐向陽：經過這十多年的自主創新，國內自動變速器行業已經基本掌握了這四種類型自動變速器的核心技術，技術難關都已經突破，現在正處于產業化突破的關鍵時期。
從技術指標上來看，現在國內的自動變速器在技術上并不落后于國外。大家同臺競技，某些指標可能我們還要略優，也有個別指標略差?？傮w的評價應該是技術水平相當。
然而國內外自動變速器在產品上仍然存在一定差距，主要體現在兩個方面：一是零部件的供應。國內自動變速器的很多關鍵零部件還需依賴國外供應商提供，比如CVT最核心的零部件鋼帶，DCT的雙離合器模塊，還有一些電控機構如TCU（Transmission Control Unit，自動變速器控制單元）等，都是掌握在少數國外企業手中。而國內供應商，無論是零部件的配套能力，還是技術水平和質量管理水平，都還有不小的差距。二是自動變速器和發動機、整車的集成與協同控制能力，這方面也有比較大的差距。
趙福全：關鍵零部件供應的缺失和系統集成能力的差距，導致中國自主自動變速器的作用沒有完全發揮出來。
徐向陽：情況還不僅如此，變速器研發與發動機和整車集成的關系十分密切。而發動機的控制器ECU還掌握在外資企業手中，很多核心能力我們還不具備。要知道在變速器和發動機匹配標定的過程中，如何把變速器的性能發揮到最好，這不只是變速器自身的問題。比如換擋的時候，發動機扭矩需要進行變化，發動機能不能快速響應扭矩變化的需求，直接決定換擋的時間，也影響開車時的駕乘感受。如果發動機不能優化調整，變速器的匹配標定就會受影響。動力總成與整車的集成也會遇到類似的問題。也就是說，由于我們在發動機和整車控制方面存在短板，影響了變速器和發動機以及整車集成以后的整體性能，導致我們的變速器表現得好像要差一些。
趙福全：由于變速器是動力傳動機構，很多涉及車輛動力表現的情況，即使并不是變速器的問題，用戶也會把問題歸罪到變速器上。比如駕駛員踩下油門，發動機響應比較慢時，轉速延遲一點時間才提升上來，這實際上是發動機控制的問題。然而表現出來的卻是換擋慢或者換擋有頓挫感，用戶會認為這是變速器的問題。
徐向陽：客觀來說，如何把發動機加變速器的動力總成集成、協調和控制好，在這方面國內外還有明顯的差距。畢竟國外的自動變速器研究已經有八九十年的歷史，而中國只有十多年的時間，積累遠遠不夠。
趙福全：作為自動變速器領域的學術領軍人，您認為應該如何解決這些問題？國家、行業、企業、高校各自應該做些什么？請您給一些建議。
徐向陽：我認為要想把這個差距縮短，最終趕上并超越競爭對手，單靠某一方面的力量肯定是不夠的，應該把國內外的產、學、研、用資源都整合起來。高校的優勢是基礎研究、控制策略和控制算法；企業的強項在工程技術和制造技術；行業要思考如何把整個產業鏈打通；國家則應出臺相關政策，建立并完善標準體系。
對此，我的建議是：國內外動力總成存在差距是客觀事實，中國變速器產業應該借助自發或者國家組織建立的行業組織，成立動力總成技術創新聯盟，聯手攻關關鍵技術。要把研發機構、整車企業、發動機企業、變速器企業及其他關鍵零部件企業都吸引到聯盟中來，由國家提供政策和資金上的支持，讓各方各司其職、共同努力。同時，國家還應通過標準和法規引導和激勵整個行業的技術進步。這樣通過官、產、學、研、用協同創新，來加快提升變速器行業整體的技術水平，縮小和國外的差距，爭取早日趕超國外。
趙福全：應該說，從原理設計一直到試制樣機的性能我們都與國外水平相當，無論是創新能力，還是性能表現，自主變速器的水平都并不輸給國外產品了。然而一旦量產，產品的一致性以及最終安裝在車上的實際效果就不盡如人意了，根本原因還是在于產業化的能力不足。產業化能力的強弱不是簡單地能不能把產品造出來的問題，而是體現在各個關鍵零部件上。對整車而言，變速器是零部件，而對變速器而言，里面還包含很多零部件。這其中不少關鍵零部件都依賴進口或者由外資企業提供，也就是說，國內尚未形成強大完整的自動變速器產業鏈。
零部件都買來了之后，還要組裝到一起，這就需要集成能力，而我們在這方面也比較弱。集成能力既與變速器和發動機、整車之間的有效匹配相關，更取決于電子控制的技術水平，也可以說是一個電控問題。那么，當今變速器電控系統的開發究竟有多難，又難在哪里呢？
徐向陽：電控可以分為硬件系統和軟件系統，在變速器電控硬件和軟件系統上，國內與國外先進水平相比都有差距。硬件系統首要的就是變速器控制器TCU，此外包括電磁閥、傳感器、線束等也很重要，像電磁閥的響應速度會直接影響換擋速度和動力響應。整個硬件系統，我們都有明顯差距。
軟件系統主要分為底層軟件和應用層軟件，底層軟件又是和TCU連在一起。目前我國在軟件核心功能如安全控制、故障模式等方面缺乏經驗，尚需要較長時間的積累。而在應用層軟件中，國內自主企業的開發和匹配標定都已經做得不錯了，完全可以自主研發。目前的難點就在于如何實現變速器與發動機及整車的有效匹配和集成。與國外先進軟件系統相比，在控制策略的精細程度上，國內還需要做得更細致。
趙福全：電子控制的覆蓋面太廣泛了：既有變速器電控TCU，也有發動機電控ECU，還有整車電控VCU；既涉及硬件的性能和品質，也涉及軟件的控制邏輯、復雜度以及提供支撐的數據庫。每一個問題都要解決，單個問題解決之后，還要解決系統整合的問題，各子系統的集成、不同控制系統之間的互動等，都是非常復雜的。而所有這些加在一起，最終體現為變速器產品的市場競爭力。
下一個問題，未來中國汽車產業的油耗和排放法規將越來越嚴，純發動機作為動力源的生存空間越來越窄，汽車動力總成電氣化是大勢所趨。在動力總成電氣化的過程中，發動機和變速器還會繼續存在，但是還將引入電機和電池。面對這樣的前景，變速器將會發生哪些重大變化？具體來說，機會在哪里？挑戰又是什么？
徐向陽：動力總成電氣化和整車電動化是不可逆轉的大趨勢，變速器必須適應這種發展趨勢。我認為，變速器適應動力總成電氣化的改變主要有三個層面：
第一，變速器關鍵零部件和執行機構的電氣化。例如，無論是傳統變速器，還是用于混動車型的變速器，過去是機械泵，今后都可以用電子泵來代替，或者電子泵和機械泵協同，以提高效率；過去液壓控制的換擋執行機構，則可以用電控的換擋執行機構代替。
第二，變速器整機的電氣化。這主要是指混動車型的變速器，不管采用什么混動結構和形式，包括串聯、并聯或混聯，都需要在變速器里集成一個或兩個電機，來實現變速器和發動機、電池之間的動力耦合。
第三，變速器與發動機以及整車的集成要在系統層面上實現電控協同。
趙福全：在動力總成全面電氣化的轉變過程中，變速器和發動機更需要有效協同?，F在很多變速器還是在原來基礎上改良的，屬于嫁接模式，無論性能還是成本都不可能理想，只能作為階段性的過渡產品，未來產業需要真正為混動車型專門開發的變速器。在混動車型上，變速器一方面要把發動機的效率發揮到極致，另一方面又要規避傳統機械式變速器的復雜結構，以降低成本。您覺得從基本原理乃至開發哲學的角度來看，未來變速器應該做哪些革命性的改變？當前的技術還是不是變速器領域發展的重點，或者說這些技術今后還會不會有更大的飛躍？此外，如何在控制上獲得大幅改善，您有沒有一些前瞻的思考？請您從基礎科研和產業發展兩個方向，分享一下看法。
徐向陽：我覺得整車電動化或者說動力總成電氣化是一個逐漸演化的過程，不可能一蹴而就。在這個過程中，每家企業的技術背景不一樣，產業基礎也不一樣，所以采取的技術路線也應該不一樣?，F在有一種思路就是在現有變速器的基礎上，通過增加電機來實現混動化，就是大家所說的Add-On即附加方式，無論是把電機放在什么位置，包括P1、P2、P3、P4構型也好，或者這幾種構型的組合也好，本質上都屬于Add-On方式?？偟膩碚f，這一類變速器在節能上雖有效果，但肯定不是最好的。
為了真正把發動機和電機的效率都發揮到極致，做到更省油、更省電，就要開發專用的混動變速器，即所謂DHT（DedicatedHybrid Transmission）。一提到DHT，大家首先想到的就是豐田的THS(Toyota Hybrid System)，這個系統其實也是一代一代更新的。而要開發比現有變速器更好的專用混動變速器，需要從以下三個方面著手：
第一，構型方案的原始創新。研發過程中必須找出一個更好的構型，這個構型要能實現兩個或幾個電機和發動機進行動力耦合。難點在于要如何連接和組合？采用什么樣的控制策略？而首要問題就是一定要在構型方案上實現重大突破，這是DHT研發的根本出發點。
第二，變速器在動力系統中的匹配。即使是同一個構型方案，在整車上匹配以后，油耗表現的差別可能非常大。在選定的構型方案當中，諸如發動機、變速器、電機、電池和傳動機構等，都要找到最佳的匹配參數。
第三，能量流的有效管理。什么時候用發動機驅動，什么時候用電機驅動，什么時候聯合驅動，什么時候進行能量回收，都要實現最優組合，做到最優匹配。
我認為，以上這三條是變速器迎接汽車電動化時代需要解決的核心問題。
趙福全：在您所知的范圍內，目前有沒有做得比較超前、值得在行業內推廣的DHT？比如能夠實現發動機和電機最大限度耦合的變速器產品?；蛘哒f，據您了解現在有哪些比較好的構型嗎？
徐向陽：DHT要做到位，第一要有很好的經濟性；第二要在整車上有很好的表現?；氐阶兯倨鞯幕疽?，目前看主要有兩條技術路線：一條是采用行星排，另一條是采用定軸齒輪。無論是單個或多個行星排，還是幾對定軸齒輪，又或者是行星排和定軸齒輪的組合，都可以實現變速器的工作要求。但是要獲得最好的解決方案，還需要大家一起去探索。
就大方向而言，DHT需要有不同的擋位。分擋位的好處是，混動發動機可以像傳統車一樣通過換擋保持在高效區間工作；同時分擋位也能使電機在工作時實現最佳的表現；此外，還可以確保制動能量更高效地回收。所以，好的DHT一定是分擋位的。
另外，還需注意混動驅動向純電驅動逐步過渡。一個混動變速器方案，除了分擋位、能夠有效滿足混合動力車型的各種功能要求以外，還應該容易向純電驅動過渡，這才是最理想的方案。
趙福全：您的分析很清晰，專用混動變速器還需要在原理和結構創新上有大的突破。豐田的方案也不一定就是終極解決方案，DHT未來還有很大的提升空間，理想狀態就是先把電機和發動機做到最佳狀態，再把兩個最佳狀態放到一起有效耦合，實現“最佳+最佳”。這其中能量流管理、控制與集成都很關鍵，而如果基礎結構沒有突破，后續就很難有優化的空間。那么，您個人更偏向于哪種結構形式呢？
徐向陽：我認為，一方面，總體的發展方向還是要采用行星排的結構，行星排是一個二自由度的機構，更有利于不同動力源之間的耦合。另一方面，未來變速器要進行平臺設計，即同一平臺的結構要能同時兼顧混動、插電混動和純電驅動的需求。
趙福全：隨著節能減排法規日趨嚴格，由于熱力學原理的限制，單純依靠發動機驅動在能耗與排放方面都遇到很大的挑戰。但這并不意味著發動機將要退出歷史舞臺，實際上，發動機還有發展潛力。盡管純發動機驅動的節能減排潛力已漸趨極限，但如果把電池、電機充分利用起來，和發動機有效地耦合，可以形成混合動力，還有純電驅動里程更長的插電式混合動力，也包括增程式電動車。在這些動力形式中，發動機依然有用武之地，并將帶來巨大的節能減排空間。變速器的原理創新恰恰需要在這個基礎上進行思考，進行全新的設計。而一旦成功設計出全新的專用混動變速器，就可以重新與發動機建立最佳的組合，也就是說，通過DHT，未來發動機將能更好地發揮作用。
不過在純電動車上是沒有發動機的，在這種情況下，變速器還有應用空間嗎？如果還需要變速器，那么搭載于純電動車的變速器應該是什么樣的？它對于電動車的性能有多大的影響？還是說到純電動車大行其道的時候，就不需要變速器了呢？
徐向陽：這正是整個變速器乃至汽車行業的同仁們都在思考的問題?？梢哉f，變速器行業確實面臨著很大的挑戰。有人認為，驅動電機的性能已經可以基本滿足車輛的需求了，因此電動車只需要一個單級減速器就可以了，不需要復雜的變速器了。在我看來，這種認識即使不能說完全錯誤，起碼是片面的。
目前電機效率總體來說確實比較高，并且高效的工作范圍也比較大。但電機仍然不是在所有工作點上都是高效的，例如低速大扭矩的時候，它的效率只有60%-70%，又如高速小扭矩的時候，它的效率也不高。同時，電動車對于能耗更為敏感，因為能耗差就意味著必須搭載更多昂貴的電池。
正因如此，一方面很多產品并不會輕易放棄發動機，像日產的e-Power技術，就是采用一套由汽油發動機與電機組合的動力總成，由電機直接驅動車輪，發動機只負責發電。這樣可以把發動機設計成一直在高效區間運行，同時保證驅動電機也高效運行，從而在總體上獲得更高效率。
另一方面，純電驅動下安裝分級變速器帶來的收益也很明顯。我們做過的大量仿真分析研究表明，純電乘用車如果從單級減速器改成兩擋自動變速器，大概可以節能6%，而且車輛的動力性也會得到很大改善。如果改成三擋，節能效果還可以繼續提高1%-2%。如果是純電動商用車，比如公交車，用三擋變速器替代單級減速器，可以節能13%左右。
趙福全：所以電動車也是需要變速器的。那么，電動車的變速器應該是什么樣的？有什么技術要求？
徐向陽：沒錯，結論是電動車本身仍然需要變速器。只是不會像傳統汽車一樣需要那么多個擋位，因為電機特性確實比較好。電動乘用車用2-3擋變速器，電動公交車用3-4擋變速器，即可獲得良好的能耗經濟性，而且結構也比較簡單，性價比很好。
之前很多人都認為，電動乘用車不需要換擋，所以一開始的時候，企業采用的都是單級減速器。未來，隨著電動車產業的發展日趨成熟、競爭日益激烈，我認為越來越多的電動乘用車產品一定會使用2-3個擋位的自動變速器。至于具體采用哪種換擋技術，不同的企業將按照自身的技術背景和產品定位，選擇不同的技術路線。
趙福全：也就是說，即使進入純電動時代，電機也不是萬能的。電機有其優點，也有其缺點。由于汽車的行駛工況是多樣的，電機仍然需要與變速器有效配合，才能規避缺點，同時最大化地發揮優點，實現節能、高效的動力傳遞。而且這種組合還可以提高傳動的扭矩和功率范圍，從而更好地滿足用戶在各種工況下的使用需求。所以，變速器在純電動車上并不會消失，也不會變成簡單的單級減速器。當然對乘用車而言，太多擋位也沒有必要，畢竟電機的調速范圍很大，本身適應能力很強。過多擋位的變速器改善能耗的效果有限，且結構復雜、成本激增。綜合衡量，對于電動乘用車，2-3擋自動變速器是最合適的。
因此，搭載于電動車的變速器絕對不是以往的變速器，它將更簡單。同時，因為要在動力傳輸不中斷的情況下實現換擋，所以需要更強的電控能力與之配合。而對于負荷大的電動商用車而言，所需擋位更多，效率改善空間更大?？傊?，并不是說電動車就不需要變速器了。在電動車上，變速器可以讓電機的性能得到最大化地發揮，作用仍然很重要。
徐向陽：還要特別說明一點，電動車的變速器和傳統汽車的變速器一樣，都面臨著很多新的巨大挑戰?，F有的變速器技術，無論是手動的還是自動的，都是基于燃油車發展起來的技術，把這些技術簡單地挪到電動車上并不能滿足電動車的工況要求，這其中還要攻克很多技術難關。
比如，目前電機的最高轉速可以達到每分鐘15000-16000轉，未來電機的轉速可能是每分鐘20000-30000轉，而發動機的最高轉速只有每分鐘6500轉。電機的這種高轉速帶來的NVH問題，是電動車變速器必須解決的關鍵問題之一。此外，高轉速還意味著變速器的潤滑和密封都面臨巨大的挑戰。還有軸承，轉速每分鐘6500轉和15000轉對軸承的要求差別是巨大的。
趙福全：純電動車需要的絕不是“拿來主義”的傳統變速器，因為電動車的自身特點、使用環境和性能要求都與傳統汽車完全不同，這也給變速器帶來了新的技術難題。所以，必須從現在開始謀劃和布局，進行重點攻關。否則一旦電動車普及了，我們又會遭遇結構、材料、工藝、控制等一系列的“老”問題，還是會陷入落后局面。同時，變速器內在的核心技術有很大的共同性，最終都是要圍繞著機電液控四位一體來攻克核心技術難題。
最后一個問題，請您展望一下未來20年變速器技術的發展前景，從傳統發動機到混合動力，再到純電動，在能源革命的時代大背景下，變速器將會遵循什么樣的技術路線？
徐向陽：變速器技術的進步一定和整車技術的進步方向一致，要為整車更好地服務。剛才講到了整車電動化是一個循序漸進的過程，我個人預測，到2035年，新能源汽車和傳統汽車可能是平分天下的狀態。因此，未來變速器技術既要滿足傳統汽車的需求，又要滿足混合動力汽車的需求，還要滿足純電動汽車的需求，而且純電驅動還分動力電池和燃料電池等不同形式。
從技術路線來講，變速器的發展主要有四個方向：一是傳統的自動變速器，要持續優化，追求多擋化、高效化、電動化、輕量化以及更寬的速比；二是混合動力的變速器，要研究滿足不同類型或者不同混合比的變速器，無論是Add-On也好，還是DHT也好，都要滿足各種驅動類型混動汽車的需求；三是純電動的變速器，大方向就是電機、電控、變速器高度一體化的集成；四是解決超越現有技術的新問題，比如在純電動汽車上，當電機轉速達到每分鐘20000-30000轉的時候，再用齒輪傳動可能就會有問題，因為受機械加工精度水平的限制，很難做出如此高精度的齒輪。這是需要攻關的重要問題，我們要把非接觸式的一些新的傳動方式作為一個研究方向，如磁性齒輪等。這可能也是中國發揮后發優勢、實現超越乃至領先的技術路徑之一。
趙福全：徐教授近30年來一直致力于變速器領域的研究，他不僅是資深學者，更是參與推動產業化的專家。他參與了8AT自動變速器研發與產業化的全過程，為推動中國自動變速器產業與技術的進步立下了汗馬功勞。
自動變速器絕對不是簡單的機械傳動裝置，而是機電液控四位一體的復雜系統。它既涉及到基本原理和方案設計，也涉及到原材料和制造工藝，還涉及到關鍵零部件的研發；同時，變速器的軟硬件都制造出來、裝配起來之后，還需要有效集成，其最終性能又牽涉到電控系統的優化問題。顯然，自動變速器產業不是簡單依靠變速器的開發人員和工程技術人員就能做好的，這實際上是中國整個工業水平的縮影。所以，我們不能就變速器論變速器。
中國自動變速器起步比較晚，與國外相比積累不足，這確實是國內自動變速器落后于國外的原因之一。但更重要的是，自動變速器涉及到了整個制造業的方方面面，是一個集大成的產品，不是單點突破就能實現全面趕超的。如果說，汽車是一個“集大成”的產品，那么也可以說，變速器是一個“集大成”的關鍵部件（整機）。尤其是車用變速器的工作要求非?？量?，既要把動力傳遞出去，又要讓駕乘者有良好的體驗；既要高效率，又要低成本和小尺寸，同時還要滿足耐久性以及NVH性能的指標。這也正是自動變速器研發和產業化的難點所在。
展望未來，四種傳統結構的自動變速器都有很大的發展空間。同時，隨著節能減排要求的提高，傳統發動機要想更好地發揮作用，就必須和電機有效耦合；兩套動力源的模式將會重新定義變速器的角色，變速器必須迎接新挑戰，滿足新需求，完成新使命。這也是未來DHT專用混動變速器的發展空間及潛力所在。目前DHT在市場上還只有初步的實踐，遠遠沒有達到最佳水平，后續還有漫長的提升過程和巨大的改善空間。
最后，大家應該認識到，即使是純電動汽車，為了讓電機能夠更高效地工作，也依然需要變速器。而且電動車上的變速器，也和傳統變速器一樣，會有新使命、新要求和新挑戰。比如電機高轉速帶來的變速器齒輪問題、潤滑問題、噪聲問題等，解決這些問題可能需要突破傳統機械式變速器的基本概念，建立全新的理念。
總體來說，伴隨著汽車產業的不斷發展和進步，變速器的定義將不斷更新，任務將不斷增加。這將為我們所有從事變速器產業的同仁們帶來新的挑戰和機遇，而應對挑戰，把握機遇，加快做強中國自動變速器產業，正是我們的使命和責任。
再次感謝徐教授，也祝愿您的事業今后做得更好！謝謝！
來源：鳳凰汽車網
