本系列将要分享的是TCU软件开发（变速箱控制软件开发），虽然不是当今汽车行业流行的“新四化”（电动化，智能化，网联化，共享化），但也可以通过这个系列的分享获得一些非常重要的ECU软件开发知识与经验，以此可迁移到“新四化”。本系列的总体思路如下所示：

即理想情况下进行汽车ECU软件开发，应该要建立控制对象的基本认识，要掌握控制对象的理论基础，这样才能更好地进行控制对象的软件开发，同时也要符合项目管理方面的开发形式和开发流程要求，以此来保证开发工作的效率和产品的质量。

控制对象概览

本文以变速箱作为控制对象，那么先了解下变速箱及其理论，如下所示：

在内燃机时代，变速箱是动力总成不可缺少的关键零部件，从动力角度来说，变速箱能起到减速增扭的效果；从发动机运行角度来说，变速箱既可使发动机运行在最佳动力区段也可使发动机运行在最经济燃油区段。变速箱常用类型有5种，分别是MT（Manual Transmission）, AMT（Automatic Manual Transmission）, CVT（Continous Variable Transmission）, DCT（Dual Clutch Transmission）, AT（Automatic Transmission）。

AT,引自[1]

CVT,引自[1]

DCT, 引自[1]

考虑到汽车行业的方向是“新四化”（电动化，智能化，网联化和共享化），这里已非热点的变速箱概览只做简单介绍。
不过此处有个思路可分享，当需要了解一个新事物，新方向时，比如自动驾驶，网络安全，可找几篇比较新的综述性文献或硕博士学位论文来看，这样可以快速且系统地概览新事物，当然该方法也同样适用于下节的控制对象理论。
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控制对象理论

本文将通过双离合器自动变速箱（即DCT）来介绍变速箱理论。顾名思义，双离合器自动变速箱就是指变速箱有两个离合器，通常一个叫奇数离合器，控制奇数档位，另一个叫偶数离合器，控制偶数档位，如下所示的结构简图：

DCT结构简图，引自[2]

由上图可知，该DCT有7个前进挡和1个R挡，通过2个离合器和4个拨叉来实现，其中奇数离合器控制1、3、5、7、R挡，偶数离合器控制2、4、6挡。

当1挡起步时，1/3拨叉先挂1挡，再奇数离合器逐渐接合到起步完成。

随着车速增加，到1升2挡时，2/R拨叉先预挂2挡，再奇数离合器与偶数离合器交换，即奇数离合器逐渐分离，偶数离合器逐渐接合，当两离合器交换完成，则1/3拨叉摘1挡，升2档完成。降档也是类似于升档的操作过程。

以上就是DCT工作原理的简略介绍，当然涉及到实际的软件控制，仅仅了解到这些是远远不够的，需要对变速箱的关键部件有深刻的理解，比如双离合器，档位执行器，电液系统等。

以双离合器为例，双离合器有干式和湿式两种类型，其结构有所差异，如下所示。

干式双离合器，引自[1]

湿式双离合器，引自[2]

不管是哪种类型，对于控制来说，掌握离合器特性都极其重要，因为它关乎到控制的最关键因素：离合器扭矩。因此，不管是学术界还是工业界都开展了大量双离合器特性的研究，比如离合器特性的影响因素分析，预估算法和自适应策略等。

离合器特性曲线，引自[3]

同样地，对于档位执行器和电液系统，也是一样。正是这些研究的开展，为了TCU控制软件开发奠定了坚实的基础。若是要全面掌握控制软件的精髓，必须得深入理解这些关键部件的组成，工作原理和特性。当然好处不止于此，也可建立硬件在环仿真所需的物理模型，甚至是变速箱系统的优化等。

同步器结构及受力分析，引自[2]

同步器接合过程，引自[2]

电液系统，引自[2]

电液系统的详细分析示意，引自[2]

对于实际的控制软件，除了要掌握关键部件，还有一个重要的理论公式不得不提： ，即转矩=转动惯量*角加速度。个人觉得起步和换挡的控制本质上就是基于这个公式开展。

起步控制，引自[1]

换挡控制，引自[1]

掌握了上述的这些理论，在学术领域的话，再应用一些现代控制算法，一篇优秀的论文就搞定了。而在工程领域的话，能非常好入门变速箱控制软件，然后再经过实际应用的反复锤炼，有了对应用场景，驾驶工况和实用控制算法的深入理解，那么掌握整个控制软件的应用就基本没问题了。

小结

通过上述以变速箱为控制对象的介绍，不知你是否感受到理论基础的重要性。其实在实际项目开发好像有时觉得没那么重要似的，但又总觉得还是很重要。粗俗地举个例子，就如你穿着内裤的时候不会在意它，但你不穿却会很不踏实。所以为了自己踏实，必须得掌握才行。虽然这里介绍的变速箱，但是不管是新能源还是自动驾驶等，都可以用这样的思路去入门去深入。