張宏，馮興龍（華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110141）

?

一種全速型自適應(yīng)巡航系統(tǒng)狀態(tài)的轉(zhuǎn)換機(jī)制

張宏，馮興龍
（華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽(yáng) 110141）

摘要：自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)(ACC:Adaptive Cruise Control System)屬主動(dòng)安全技術(shù)，是在傳統(tǒng)巡航控制基礎(chǔ)上，根據(jù)本車與前車或障礙物之間的相對(duì)距離，自動(dòng)施加驅(qū)動(dòng)或制動(dòng)控制來保持合適的安全間距；全速型ACC系統(tǒng)走停功能是在基礎(chǔ)型自適應(yīng)巡航控制的基礎(chǔ)上，通過控制汽車的制動(dòng)和驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)汽車的起步和停車的自動(dòng)控制。文章提出一種全速型ACC系統(tǒng)的控制邏輯方案，試驗(yàn)結(jié)果表明，所設(shè)計(jì)的方案可明顯改善ACC系統(tǒng)的性能，同時(shí)提升駕駛安全性和舒適性。

關(guān)鍵詞：全速型ACC；控制邏輯；啟停功能

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.05.033

CLC NO.: U463.61Document Code: BArticle ID: 1671-7988 (2016)05-130-04

簡(jiǎn)介

描述：ACC（自適應(yīng)巡航）狀態(tài)機(jī)是ACC系統(tǒng)的核心，與整車其它控制系統(tǒng)密切關(guān)聯(lián)。狀態(tài)機(jī)檢測(cè)其它系統(tǒng)的工作狀態(tài)，并根據(jù)駕駛員的操作完成初始化、關(guān)閉、未激活、激活和故障模式的切換，最終將計(jì)算結(jié)果發(fā)送到各執(zhí)行單元,實(shí)現(xiàn)對(duì)車輛加減速控制。

1、ACC系統(tǒng)主狀態(tài)（ACC Main Mode）

ACC主狀態(tài)由初始化、關(guān)閉、激活、未激活、故障五個(gè)模式組成，之間的關(guān)系如圖1所示：

圖1　ACC主狀態(tài)

1.1初始化模式（Initializaton Mode）

初始化模式為ACC功能運(yùn)行前期自身檢測(cè)是否滿足功能正常激活條件。初始化時(shí)間不能超過一定時(shí)間（如200ms），初始化過程中系統(tǒng)信號(hào)發(fā)送默認(rèn)值，初始化完成后系統(tǒng)信號(hào)發(fā)送默認(rèn)值。

進(jìn)入條件：點(diǎn)火開關(guān)調(diào)至ON檔，ACC雷達(dá)上電。

退出條件：（1）初始化完成后，未檢測(cè)到系統(tǒng)故障，進(jìn)入關(guān)閉模式。

（2）檢測(cè)到系統(tǒng)故障，進(jìn)入故障模式。

1.2關(guān)閉模式（Off Mode）

關(guān)閉模式為當(dāng)前功能關(guān)閉，操作開關(guān)后進(jìn)入關(guān)閉時(shí)間不大于200ms。關(guān)閉狀態(tài)過程中系統(tǒng)信號(hào)發(fā)送計(jì)算值，關(guān)閉狀態(tài)完成后系統(tǒng)信號(hào)發(fā)送默認(rèn)。

進(jìn)入條件：

（1）點(diǎn)火開關(guān)調(diào)至ON檔，ACC主開關(guān)關(guān)閉，系統(tǒng)會(huì)從未激活模式、激活模式退出到關(guān)閉模式。

退出條件：

（1）其它ACC主開關(guān)開啟，系統(tǒng)從關(guān)閉模式進(jìn)入未激活模式。

（2）檢測(cè)到系統(tǒng)故障，進(jìn)入故障模式。

1.3未激活模式（Passive Mode）

未激活模式為當(dāng)前狀態(tài)不滿足激活條件，此時(shí)駕駛員操縱開關(guān)，ACC功能無法激活。

進(jìn)入條件：

（1）系統(tǒng)處于關(guān)閉模式，ACC雷達(dá)上電后完成初始化過程，將ACC主開關(guān)打開。

（2）系統(tǒng)由激活模式/未激活模式轉(zhuǎn)為故障模式，可逆故障解除或系統(tǒng)處于可逆故障模式的時(shí)間超過3s。

（3）系統(tǒng)處于激活模式，滿足快速退出條件或者緩慢退出條件。

退出條件：

（1）ACC主開關(guān)關(guān)閉，系統(tǒng)進(jìn)入關(guān)閉模式。

（2）檢測(cè)到系統(tǒng)故障，系統(tǒng)進(jìn)入故障模式。

（3）激活抑制條件不滿足，駕駛員按SET或者Resume(已經(jīng)設(shè)定過車速)激活A(yù)CC，系統(tǒng)進(jìn)入激活模式。

1.4激活模式（Active Mode）

激活模式表示為當(dāng)前功能已經(jīng)激活，正在控制運(yùn)行。進(jìn)入條件：

（1）系統(tǒng)處于未激活模式，激活抑制條件不滿足，駕駛員按SET或者Resume(已經(jīng)設(shè)定過車速)激活A(yù)CC。

退出條件：

（1）將ACC主開關(guān)關(guān)閉，系統(tǒng)進(jìn)入關(guān)閉模式。

（2）檢測(cè)到系統(tǒng)故障，系統(tǒng)進(jìn)入故障模式。

（3）滿足快速退出條件或者緩慢退出條件。

（4）系統(tǒng)退出到未激活模式。

1.5故障模式（Failure Mode）

當(dāng)系統(tǒng)故障模式由可逆故障模式和不可逆故障模式組成，之間的關(guān)系如圖2所示

圖2　故障模式

1.5.1可逆故障（Reversible）

可逆故障是當(dāng)檢測(cè)到故障條件不再滿足時(shí)，可以自行恢復(fù)的故障，例如timeout或busoff。不需要重新點(diǎn)火也能恢復(fù)。但是如果故障條件一直存在，則即使重新點(diǎn)火也不能恢復(fù)。暫定為：通訊故障；

主要涉及ACC自身監(jiān)測(cè)信號(hào)Timeout、checksum、雷達(dá)為校準(zhǔn)等校驗(yàn)?zāi)K方面原因出現(xiàn)問題導(dǎo)致功能無法實(shí)現(xiàn)，在單個(gè)點(diǎn)火周期故障消除，系統(tǒng)能夠自動(dòng)恢復(fù)。

進(jìn)入條件：

（1）進(jìn)入故障模式后，系統(tǒng)自動(dòng)判斷如果為可逆故障，系統(tǒng)進(jìn)入可逆故障模式。

退出條件：

（1）進(jìn)入可逆故障模式后，系統(tǒng)再次判斷。

如果為不可逆故障，系統(tǒng)進(jìn)入不可逆故障模式；

如果可逆故障解除，系統(tǒng)進(jìn)入初始化或者未激活模式。

1.5.2不可逆故障（Irreversible）

不可逆故障的定義是不能在一個(gè)點(diǎn)火循環(huán)內(nèi)自動(dòng)恢復(fù)的故障，可以通過嘗試重啟車輛（=重啟系統(tǒng)）來恢復(fù)的故障；但是如果仍有故障條件，則繼續(xù)停留在故障模式。暫定為：軟硬件故障。

主要涉及ACC自身軟硬件模塊方面以及在同一個(gè)點(diǎn)火周期故障無法消除，系統(tǒng)不能自動(dòng)恢復(fù)。

進(jìn)入條件：

（1）進(jìn)入故障模式后，系統(tǒng)自動(dòng)判斷如果為不可逆故障，系統(tǒng)進(jìn)入不可逆故障模式。

（2）進(jìn)入可逆故障模式后，系統(tǒng)再次判斷，如果為不可逆故障，系統(tǒng)進(jìn)入不可逆故障模式。

2、ACC系統(tǒng)子狀態(tài)（ACC Specific State）

ACC系統(tǒng)子狀態(tài)激活模式包含多個(gè)轉(zhuǎn)換狀態(tài)，如走停模式、超越模式等，之間的關(guān)系如圖3所示：

圖3　激活模式

2.1激活控制模式（Active Control Mode）

ACC控制車輛定速行駛或跟隨前方車輛行駛，此時(shí)駕駛員不用踩踏油門踏板，不用踩踏制動(dòng)踏板控制車輛加減速。

進(jìn)入條件：

（1）系統(tǒng)進(jìn)入激活模式后，車輛非靜止?fàn)顟B(tài)，駕駛員沒有踩油門踏板。

（2）系統(tǒng)處于超越模式（60s內(nèi)，可調(diào)），駕駛員松開油門踏板。

（3）系統(tǒng)處于走停模式，前方車輛狀況允許起步，駕駛員未踩剎車。

如果系統(tǒng)處于靜止激活模式，系統(tǒng)會(huì)直接進(jìn)入激活控制模式。

如果系統(tǒng)處于靜止等待模式，需要駕駛員按RES或者輕點(diǎn)油門踏板激活。

退出條件：

（1）將ACC主開關(guān)關(guān)閉，系統(tǒng)進(jìn)入關(guān)閉模式。

（2）檢測(cè)到系統(tǒng)故障，系統(tǒng)進(jìn)入故障模式。

（3）滿足快速退出條件或緩慢退出條件，系統(tǒng)退出到未激活模式。

如果滿足緩慢退出條件，車輛正在減速，系統(tǒng)先進(jìn)入制動(dòng)延續(xù)模式再退出到未激活模式。

（4）駕駛員踩踏油門踏板，系統(tǒng)進(jìn)入超越模式。

（5）車輛跟隨目標(biāo)車停止進(jìn)入走停模式。

2.2走停模式（Stop&Go）

走停模式由靜止激活模式和靜止等待模式組成，之間的關(guān)系如圖4所示：

圖4　走停模式

車輛跟隨前車達(dá)到停止?fàn)顟B(tài)后， 如果前車在3秒內(nèi)啟動(dòng)，系統(tǒng)從靜止激活模式直接進(jìn)入激活控制模式，ACC可自動(dòng)跟隨前車起步駛出。當(dāng)超出該時(shí)間后，系統(tǒng)進(jìn)入靜止等待模式，則需要通過駕駛員的確認(rèn)車輛才可駛出，駕駛員可以通過操縱ACC開關(guān)（按下Resume按鍵）或者踩踏油門踏板來進(jìn)行，該確認(rèn)指令在一定時(shí)間段內(nèi)（如3-180s）有效（超出時(shí)間段后后EPB接管剎車，系統(tǒng)進(jìn)入未激活模式）。在這段時(shí)間內(nèi)駕駛員必須注意車輛前方區(qū)域的障礙物并且在需要的情況下干預(yù)ACC系統(tǒng)，駕駛員尤其要特別注意在ACC車輛正前方或者正在進(jìn)入該區(qū)域的行人。

進(jìn)入條件：

（1）系統(tǒng)進(jìn)入激活模式后，駕駛員未踩油門踏板，車輛處于靜止?fàn)顟B(tài)。

（2）車輛跟隨目標(biāo)車停止，系統(tǒng)進(jìn)入走停模式。

退出條件：

（1）車輛跟隨目標(biāo)車停止，如果目標(biāo)車在3秒內(nèi)啟動(dòng)，系統(tǒng)進(jìn)入激活控制模式。

（2）車輛跟隨目標(biāo)車停止，如果停止時(shí)間超過180秒，系統(tǒng)進(jìn)入未激活模式。

（3）滿足快速退出條件或緩慢退出條件，系統(tǒng)退出到未激活模式。

2.2.1靜止激活模式(Stand Active Mode)

跟隨前車停止后，在停止后一定時(shí)間（如3s）內(nèi)前車駛離，無需駕駛員操作，在前車駛離后本車自動(dòng)起步行駛。

進(jìn)入條件：

（1）車輛跟隨目標(biāo)車停止，停車時(shí)間不超過3s。

（2）系統(tǒng)進(jìn)入靜止等待模式后，前車未駛離，駕駛員通過按Resume或者輕點(diǎn)油門喚醒ACC，但不滿足起步條件。

退出條件：

（1）將ACC主開關(guān)關(guān)閉，系統(tǒng)進(jìn)入關(guān)閉模式。

（2）檢測(cè)到系統(tǒng)故障，系統(tǒng)進(jìn)入故障模式。

（3）滿足快速退出條件或緩慢退出條件，系統(tǒng)退出到未激活模式。

（4）駕駛員踩踏油門踏板，系統(tǒng)進(jìn)入超越模式。

（5）前方車輛狀況允許起步，駕駛員通過按Resume或者輕點(diǎn)油門喚醒ACC，系統(tǒng)進(jìn)入激活控制模式。

（6）跟停前車后等待時(shí)間超過3s前車仍未駛離，系統(tǒng)進(jìn)入靜止等待模式。

2.2.2靜止等待模式(Stand Wait Mode)

在此靜止過程中，車輛無法自動(dòng)起步行駛，需駕駛員按Resume或踩踏油門踏板激活A(yù)CC功能控制車輛行駛。

進(jìn)入條件：

（1）系統(tǒng)進(jìn)入走停模式后，前車未駛離且跟停等待時(shí)間超過3s。

（2）車輛跟隨目標(biāo)車停止，駕駛員踩剎車踏板。

退出條件：

（1）將ACC主開關(guān)關(guān)閉，系統(tǒng)進(jìn)入關(guān)閉模式。

（2）檢測(cè)到系統(tǒng)故障，系統(tǒng)進(jìn)入故障模式。

（3）滿足快速退出條件或者緩慢退出條件，系統(tǒng)退出到未激活模式。

（4）駕駛員踩踏油門踏板，系統(tǒng)進(jìn)入超越模式。

（5）駕駛員按Resume或輕點(diǎn)油門，未踩剎車踏板，系統(tǒng)進(jìn)入靜止激活模式，如果前車狀態(tài)允許起步，則系統(tǒng)進(jìn)入激活控制模式。

2.3超越模式（Suspend Mode/Override Mode）

ACC控制車輛行駛時(shí)，駕駛員通過踩踏油門踏板加速，駕駛員踩加速踏板的扭矩大于ACC需求扭矩時(shí)，此時(shí)駕駛員接管車輛行駛，當(dāng)駕駛員接管一段時(shí)間（如60s）內(nèi)松開油門踏板時(shí)，ACC接管車輛行駛。

進(jìn)入條件：

（1）系統(tǒng)進(jìn)入激活模式后，駕駛員踩油門踏板(Override) 60s內(nèi)。

退出條件：

（1）其它將ACC主開關(guān)關(guān)閉，系統(tǒng)進(jìn)入關(guān)閉模式。

（2）檢測(cè)到系統(tǒng)故障，系統(tǒng)進(jìn)入故障模式。

（3）滿足快速退出條件或緩慢退出條件，系統(tǒng)退出到未激活模式。

（4）駕駛員松開油門踏板，系統(tǒng)進(jìn)入激活控制模式。

其他：

（1）Override模式其實(shí)也可以認(rèn)為是Active模式的一種，此時(shí)雷達(dá)發(fā)送的相關(guān)信號(hào)發(fā)送計(jì)算值。

2.4制動(dòng)延續(xù)模式（Brake Only Mode）

ACC控制車輛行駛減速制動(dòng)過程中，由于其他原因?qū)е翧CC功能退出，ACC需繼續(xù)發(fā)出減速度指令一段時(shí)間（如2000ms），且減速度值在此2s內(nèi)線性遞減至零。

進(jìn)入條件：

（1）系統(tǒng)處于激活控制模式，車輛正減速制動(dòng)，緩慢退出條件滿足。

（2）當(dāng)車輛處于走停模式，制動(dòng)延續(xù)退出條件滿足。

退出條件：

（1）檢測(cè)到系統(tǒng)不可逆故障條件滿足。

（2）車輛達(dá)到靜止?fàn)顟B(tài)。

（3）沒有前方目標(biāo)。

（4）駕駛員有Override行為。

（5）制動(dòng)延續(xù)退出時(shí)間超過2s。

3、ACC系統(tǒng)功能退出

ACC系統(tǒng)功能退出分為快速退出和緩慢退出。

3.1快速退出

屬于駕駛員主動(dòng)操作的，目前定義為快速退出，導(dǎo)致ACC功能立即退出（在一個(gè)周期內(nèi)）。具體條件如下：

（1）ACC 主開關(guān)關(guān)；

（2）ACC取消鍵按下；

（3）駕駛員踩剎車踏板；

（4）EPB激活；

（5）檔位不在前進(jìn)檔；

（6）發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)閉；

（7）ESP主開關(guān)關(guān)閉；

（8）制動(dòng)盤過熱；

（9）駕駛員側(cè)門打開；

（10）駕駛員安全帶打開；

（11）車輛靜止，輪缸壓力為零；

（12）近距離跟蹤目標(biāo)丟失；

（13）駕駛員override超過一定時(shí)間。

3.2緩慢退出

ACC在控制車輛制動(dòng)過程中，導(dǎo)致ACC功能在2s內(nèi)退出。

當(dāng)前ACC請(qǐng)求的制動(dòng)信號(hào)將延續(xù)直至完成，制動(dòng)延續(xù)模式的前提條件是ACC正在控制車輛進(jìn)行制動(dòng)。在這種模式下ACC不會(huì)在某一確定的時(shí)間間隔內(nèi)退出，而將在制動(dòng)系統(tǒng)繼續(xù)完成當(dāng)前的制動(dòng)行為后才退出，這種退出方式的目的是為了不使駕駛員感到不舒適。

（1）ESP（VDC） 激活（超過40ms）

（2）HDC激活（超過40ms）

（3）ABS激活（超過40ms）

（4）TCS激活（超過40ms)

（5）MSR激活（超過40ms）

4、總結(jié)

本文提出了一種全速型自適應(yīng)巡航系統(tǒng)控制策略/機(jī)制，包括未激活、激活及走停的功能及使能和失效條件，并重點(diǎn)定義激活模式中激活控制、走停控制、超越模式等轉(zhuǎn)換機(jī)制，闡明基本走?？刂撇呗?，為ACC（STOP&GO）系統(tǒng)的研發(fā)奠定了基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]王景武,金立生. 車輛自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)控制技術(shù)的發(fā)展[J].汽車技術(shù). 2004 (07).

[2]孫龍林. 先進(jìn)駕駛輔助系統(tǒng)的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)[J]. 汽車電器. 2009 (07).

[3]盧燕. 城市工況汽車走—停巡航算法的研究[D].吉林.吉林大學(xué). 2007.

[4]ISO 22179: Intelligent transport systems — Full speed range adaptive cruise control （FRSA）systems —Performance require-ments and test procedures location and run-out. 2009.

新能源汽車

A Full Speed Range Adaptive Cruise Control System State Transition Mechanism

Zhang Hong, Feng Xinglong
（Brilliance automotive engineering research institute, Liaoning Shenyang 110141）

Abstract:ACC is one of the active safety technologies, which is an evolution of the cruise control system. Depends on the distance between the host vehicle and the other vehicles or obstacles, the ACC system can automatically apply acceleration or braking as to keep a safe distance. ACC with stop and go function is a further evolution, which can realize full speed range control. An ACC control logic plan is raised in this paper, which can effectively improve the performance of ACC system as well as the driving safety and comfort of the vehicle.

Keywords:Full Speed Range ACC; control logic; Stop and Go

中圖分類號(hào)：U463.61

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B文章編碼：1671-7988 （2016）05-130-04

作者簡(jiǎn)介：張宏，華晨汽車工程研究院。