本系列將要分享的是TCU軟件開發（變速箱控制軟件開發），雖然不是當今汽車行業流行的“新四化”（電動化，智能化，網聯化，共享化），但也可以通過這個系列的分享獲得一些非常重要的ECU軟件開發知識與經驗，以此可遷移到“新四化”。本系列的總體思路如下所示：

即理想情況下進行汽車ECU軟件開發，應該要建立控制對象的基本認識，要掌握控制對象的理論基礎，這樣才能更好地進行控制對象的軟件開發，同時也要符合項目管理方面的開發形式和開發流程要求，以此來保證開發工作的效率和產品的質量。

控制對象概覽

本文以變速箱作為控制對象，那么先了解下變速箱及其理論，如下所示：

在內燃機時代，變速箱是動力總成不可缺少的關鍵零部件，從動力角度來說，變速箱能起到減速增扭的效果；從發動機運行角度來說，變速箱既可使發動機運行在最佳動力區段也可使發動機運行在最經濟燃油區段。變速箱常用類型有5種，分別是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]

考慮到汽車行業的方向是“新四化”（電動化，智能化，網聯化和共享化），這里已非熱點的變速箱概覽只做簡單介紹。
不過此處有個思路可分享，當需要了解一個新事物，新方向時，比如自動駕駛，網絡安全，可找幾篇比較新的綜述性文獻或碩博士學位論文來看，這樣可以快速且系統地概覽新事物，當然該方法也同樣適用于下節的控制對象理論。
Tips: 中國知網的碩博士論文可通過百度學術的求助服務免費獲取。

控制對象理論

本文將通過雙離合器自動變速箱（即DCT）來介紹變速箱理論。顧名思義，雙離合器自動變速箱就是指變速箱有兩個離合器，通常一個叫奇數離合器，控制奇數檔位，另一個叫偶數離合器，控制偶數檔位，如下所示的結構簡圖：

DCT結構簡圖，引自[2]

由上圖可知，該DCT有7個前進擋和1個R擋，通過2個離合器和4個撥叉來實現，其中奇數離合器控制1、3、5、7、R擋，偶數離合器控制2、4、6擋。

當1擋起步時，1/3撥叉先掛1擋，再奇數離合器逐漸接合到起步完成。

隨著車速增加，到1升2擋時，2/R撥叉先預掛2擋，再奇數離合器與偶數離合器交換，即奇數離合器逐漸分離，偶數離合器逐漸接合，當兩離合器交換完成，則1/3撥叉摘1擋，升2檔完成。降檔也是類似于升檔的操作過程。

以上就是DCT工作原理的簡略介紹，當然涉及到實際的軟件控制，僅僅了解到這些是遠遠不夠的，需要對變速箱的關鍵部件有深刻的理解，比如雙離合器，檔位執行器，電液系統等。

以雙離合器為例，雙離合器有干式和濕式兩種類型，其結構有所差異，如下所示。

干式雙離合器，引自[1]

濕式雙離合器，引自[2]

不管是哪種類型，對于控制來說，掌握離合器特性都極其重要，因為它關乎到控制的最關鍵因素：離合器扭矩。因此，不管是學術界還是工業界都開展了大量雙離合器特性的研究，比如離合器特性的影響因素分析，預估算法和自適應策略等。

離合器特性曲線，引自[3]

同樣地，對于檔位執行器和電液系統，也是一樣。正是這些研究的開展，為了TCU控制軟件開發奠定了堅實的基礎。若是要全面掌握控制軟件的精髓，必須得深入理解這些關鍵部件的組成，工作原理和特性。當然好處不止于此，也可建立硬件在環仿真所需的物理模型，甚至是變速箱系統的優化等。

同步器結構及受力分析，引自[2]

同步器接合過程，引自[2]

電液系統，引自[2]

電液系統的詳細分析示意，引自[2]

對于實際的控制軟件，除了要掌握關鍵部件，還有一個重要的理論公式不得不提： ，即轉矩=轉動慣量*角加速度。個人覺得起步和換擋的控制本質上就是基于這個公式開展。

起步控制，引自[1]

換擋控制，引自[1]

掌握了上述的這些理論，在學術領域的話，再應用一些現代控制算法，一篇優秀的論文就搞定了。而在工程領域的話，能非常好入門變速箱控制軟件，然后再經過實際應用的反復錘煉，有了對應用場景，駕駛工況和實用控制算法的深入理解，那么掌握整個控制軟件的應用就基本沒問題了。

小結

通過上述以變速箱為控制對象的介紹，不知你是否感受到理論基礎的重要性。其實在實際項目開發好像有時覺得沒那么重要似的，但又總覺得還是很重要。粗俗地舉個例子，就如你穿著內褲的時候不會在意它，但你不穿卻會很不踏實。所以為了自己踏實，必須得掌握才行。雖然這里介紹的變速箱，但是不管是新能源還是自動駕駛等，都可以用這樣的思路去入門去深入。