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由于AT存在的效率低、结构复杂、成本高和CVT存在的传递转矩小、制造困难等缺点，因此人们一直尝试着在效率高、结构简单的固定轴式手动变速器上实现自动化。电控机械式自动变速器就是在这种形势下产生的，它是在传统固定轴式变速器和干式离合器的基础上，应用电子技术和自动变速理论，以电子控制单元(ECU)为核心，通过加装微机控制的自动操纵机构控制离合器的分离和接合、挡位的变换以及油门的调节，最终实现换挡操纵的自动化。在电控机械式自动变速器中，它的主要功能需靠软件来实现，微机代替了熟练司机的大脑，多种传感器代替了人的感觉神经，执行机构代替了人的手与脚的操作，这样AMT就能模拟优秀驾驶员的行车技术，适时地根据车况、路况和驾驶员意愿实现操纵的自动化。同时由于原有的机械传动结构基本不变，所以传统固定轴式变速器中齿轮传动效率高、机构紧凑、工作可靠等优点被很好地继承下来。因此，AMT兼有MT传动效率高和AT操作方便等优点。
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| 电控机械式自动变速器的组成 |
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| a 电控气动AMT |
b 电控液动AMT |
c 电控电动AMT |
| 电控机械式自动变速器 |
AMT可分为半自动变速器和全自动变速器，从在自动变速领域占据着主导地位的欧洲和日本的AMT产品可看出，AMT的发展历程大体上经历了三个阶段 ：
 第一阶段：AMT起步阶段
这一阶段属于半自动变速器发展与成熟阶段，主要是离合器分离或换挡操纵之一的自动化。像瑞典Scania的CAG系统、Daimler Benz的EPS系统、美国Eaton的SAMT系统等所采用的都是换挡操纵半自动变速器。换挡时刻由驾驶员决定，微机系统主要控制换挡的执行。而英国AP Borg&Beck的半自动操纵系统则是实现了离合器的自动化操作，微机系统主要控制离合器分离、接合动作的执行。
 第二阶段：AMT发展阶段
其标志是1984年日本五十铃公司投放于市场的NAVI-5电控机械式自动变速器。在此阶段中，研究的重点是自动离合器、换挡控制与换挡策略。日本的Nissan、瑞典的Scania和Volvo、美国的Ford和Eaton、意大利的FIAT、德国的ZF、法国的Renault均开展了此方面的研究。Eaton公司在对 AMT 进行大量理论研究的基础上，首次在重型货车上实现了全自动操纵。由于其显着的节油效果，世界各大汽车公司也纷纷推出了各具特色的AMT产品，使全自动AMT逐渐进入了实用阶段。在日本，AMT中采用了转矩反馈控制后，换挡同步控制趋于完善。但该阶段中，离合器起步控制和换挡操纵规律仍是困扰AMT发展的难点，自动离合器磨损和坡道、弯道意外换挡等不良现象也时有发生。
 第三阶段：AMT智能控制形成和发展阶段
换挡规律和车辆起步时离合器的控制问题主要受外界环境、驾驶员的主观愿望和车辆客观运行状态的影响，目前国内外主要采用了智能方法对此方面进行研究。日本Nissan、Isuzu和我国的吉林工业大学、上海交通大学等开始采用包括模糊换挡策略和离合器接合速度模糊控制的模糊推理等智能方法进行这方面的研究，智能化的AMT在复杂多变的外界条件下使车辆的换挡和起步性能有进一步的提高。今后，设计重量轻、体积小、成本低、结构简单、便于维修和拆装的执行机构和实施精度高、响应快、鲁棒性强的控制策略将是AMT自动操纵主要的发展方向。
在美国轿车中，AT车已达95%以上，城市大客车几乎是100%。但美国并没有放弃对手动机械传动系统的自动化技术的研究，Gilmore于1976年最早提出针对传统机械有级传动系统的数字化自动传动控制(Digital automatic transmission control)。美国伊顿（又称易通）公司(Eaton)在1983年宣布已成功地将重型货车的手动传动系统实现自动化，并在手动机械传动系统自动化方面做了大量的工作。其产品AutoShift涵盖了6、7、10、18档变速箱，与SAE J1939电控发动机相匹配，通过控制发动机和变速箱制动来实现无离合器换档过程。
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| Eaton autoshift变速箱 |
Autoshift 电控系统 |
1981年底，日本五十铃公司和富士公司开始开发AMT，于1984年秋在世界上最先研制成功电子控制全机械式有级自动变速箱NAVI-5(New Advanced Vehicle with Intelligence 5 speeds)，装于ASKA轿车投放市场。1984年日野公司也推出“计算机辅助变速排档系统”，主要有两种形式：Hino’s FF Shift(选位、换档由气动辅助完成)和Hino’s EE Drive(这种系统控制传统的摩擦离合器和定轴变速箱自动完成起步和换档)。
欧洲是AMT这种传动系统的潜在大市场，1995年北美售出的车中AT车占88%，日本占73%，而欧洲只有10%[20]。因此欧洲许多国家的众多厂家致力于传统变速箱的自动化研究，主要有两种代表系统：半自动传动系统和全自动变速系统。目前带有ASCS的六档手动传动系统在欧洲已逐渐成为潮流。
仅仅使离合器自动化，而不改动传统手动变速箱的换档机构的传动系统，也称作半自动传动系统。早在六七十年代欧洲一些手动变速箱的生产厂家就已经开始这方面的研究，通过全机械或液压控制实现离合器的自动化，这种系统的控制效果不好，没有太多的应用。在80年代，大部分欧洲离合器厂家，包括英国AP Borg & Beck，德国Fichtel & Sachs，法国的LuK and Valeo，意大利的Magneti Marelli都在寻找通过发展电子控制摩擦离合器来扩大自己产品范围，增加产品价值[21]。第一个完整的产品是由AP和 雷诺联合研制出来的，并应用于Twingo上。这种“Easy system ”是一种小体积的液压系统，它包括1.0升的油源，电动马达和最大压力为65bar的0.16升蓄能器。控制信号有的来自发动机管理系统，包括发动机转速和负荷，另外还有传感器来检测变速箱当前档位，变速杆的移动由装在手柄上的微动开关来检测。信号处理器是日立公司的，它有24K ROM，1K RAM，和1K EPROM，虽然小但完全满足需要。
AP Borg & Beck的半自传动系统-自动离合器和油门系统ACTS(Automatic Clutch and Throttle System)与Easy system相类似，该系统可在档位变化时自动控制离合器和油门。ACTS系统所需传感器和执行器包括：油门踏板位置传感器、带有内置位置传感器的油门执行器、换档杆负载开关、档位传感器、电磁式发动机转速传感器、电磁式变速箱输入轴传感器、类似于Easy system的液压系统、内置行程传感器的离合器执行器。当档位不在空档时ACTS禁止发动机启动马达工作。在车辆静止时，当驾驶员挂第一个档位时，控制器将分离离合器，离合器保持分离直到驾驶员踩下油门踏板，此时控制器在控制离合器接合的同时将修正油门开度，确保车辆平稳起步。起步时发动机的转速主要取决与驾驶员的意图，允许驾驶员在高发动机转速下起步(坡道起步或快速起步)或低发动机转速起步(缓慢起步)。如果驾驶员错误选择了起步档，ACTS将通过蜂鸣器报警并保持离合器处于分离状态。当车辆运行时，驾驶员只须简单的将档位挂至所需档位，此时控制器控制离合器行程并根据档位修正发动机转速，当离合器接合后，油门就完全由驾驶员控制。
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| ACTS系统原理图 |
ZF的AS Tronic是最近新开发研制的12或16档AMT，它是在带有电-气作动的机械变速箱基础上为电控柴油机(EDC-Electronic Diesel Control)的车辆设计的自动变速箱装置。通过电-气控制没有离合器踏板的干式离合器，实现车辆的起步，换档过程无需分离离合器；齿轮的同步通过控制EDC发动机和变速箱制动来完成，这样换档时间变得极短。AS Tronic的控制单元主要包括：和EDC、ABS (Anti-lock Brake System)、ASR(Acceleration Slip Regulation)通过CAN总线进行通讯的通讯单元，离合器控制单元，换档控制单元和控制策略单元。类似的系统还有德国梅赛德斯-奔驰公司的EAS(electronic drive control system)。
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| 1-柴油机电子控制器、2-集成换档模块、3-EDC发动机、4-干式离合器、5-离合器驱动器、6-电控单元、7-显示器、8-选档器、9-ABS/ASR |
| ACTS系统原理图 |
ZF的AS Tronic变速箱原理图 |
“功率传递无中断”的ZeroShift AMT技术电控机械式自动变速器AMT已经突破了“功率传递中断”的致命缺欠，ZeroShifit采用单片干式离合器、换挡时间为零、功率传递无中断，这种全新的AMT技术在欧洲的诞生，在机械效率、燃油消耗、排放指标、舒适程度、特别是成本价格方面宣称优于当今国际市场正在走俏的CVT和DCT，这是向CVT和DCT发起了挑战。2002年8月成立的ZeroShift公司于2003年7月－2005年1月开发Zeroshift技术，2005年2月完成第一辆搭载车辆的自动换挡试验，2005年9月Zeroshift公司由于宣布其Zeroshift技术在手动变速器基础上成功实现换挡时间0ms、自动平顺换挡的道路试验成果而轰动业界。
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| ZeroShift AMT原理图 |
这种新颖的ZeroShift AMT的优点在于：
1） 换挡过程中换挡时间为零，功率传递无中断；
2） 由于仍然采用单片干式离合器，可以大大降低产品成本、减轻变速器质量，而且技术上确保了减少变速器机构内部的能耗损失，使机械效率显著得到提高；
3） 改造原有的手动变速器所增加的零部件大多为传统的零部件，加工制造容易，ZeroShift方案的优势在于它和传统的手动变速器非常接近，只是将同步齿环部分改成一种双滑块的同步机构；
4） ZeroShift AMT技术应用范围广阔，不论是微型车、中小排量、大排量的客车或是各种商用车，不论车辆的功率、转矩大小，只要原来采用手动变速器的车辆，都可适用和兼容。
一些汽车技术界人士认为，ZeroShifit的市场潜力大于任何其他新兴的变速器传动技术，因为ZeroShift技术可以应用于所有的各种车型，以及可以提供给世界上已经在用的、售后市场目录中仍在销售的各种车型。预测，ZeroShift技术每年将可以节约10余亿美元。
新兴崛起的ZeroShift技术应该充分引起中国汽车业界及年轻的汽车变速器业界的关注。在自动变速器技术多元化快速发展的今天，中国汽车变速器业界应该加强与国内外的沟通和交流，对于中国汽车变速器产品发展的取向和掌控，应该更明智、慎重、准确些才是。
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