倪一銘，楊河清

（南京依維柯汽車有限公司，江蘇 南京 211806）

汽車定速巡航控制的英文為Cruise Control，縮寫為CC。汽車定速巡航控制系統(tǒng)是一種根據(jù)駕駛員需求車速進行車速自控制的系統(tǒng)，在一定條件下（如一定車速范圍內(nèi)），駕駛員通過操縱開關(guān)與整車控制器進行交互，傳遞并設(shè)定客戶需求，在不踩油門踏板情況下通過巡航控制開關(guān)精確加減車速或自動保持車輛在某一恒定速度下行駛，可以減少駕駛員頻繁調(diào)節(jié)油門踏板操作帶來的腳部疲勞及視覺疲勞；精確車速控制如配合動力總成扭矩與功率的針對性模式優(yōu)化控制，可帶來行駛舒適性、經(jīng)濟性提升；合理使用可減少車輛超速帶來的違章困擾。

定速巡航控制系統(tǒng)大多使用在自動擋車型，涉及手動擋車型的應(yīng)用大部分是在高車速定擋位模式下。為了安全考慮，以往的手動擋定速巡航控制策略，車輛在換擋、踩離合或踩油門踏板時巡航功能會退出，以防止出現(xiàn)誤操作，完成上述操作后駕駛員需重新設(shè)定巡航功能，用戶體驗一般。隨著人們對生活工作品質(zhì)需求的提升，巡航控制在汽車上的應(yīng)用越來越普遍和重要，對巡航控制的安全性和多功能性也提出了更高的要求［1］。基于安全控制策略高級安全的控制方式也在逐步應(yīng)用到巡航控制系統(tǒng)中，汽車巡航控制系統(tǒng)正在向智能化發(fā)展，如自適應(yīng)巡航控制系統(tǒng)、防誤操作等。某商用車開發(fā)使用了可兼容手動擋車型并預(yù)留ACC、AEBS接口的定速巡航控制策略，多條件安全控制策略滿足手動和自動擋車型的定速巡航控制需求。

1 硬件拓撲結(jié)構(gòu)

基本組成：VCM或ECM、BCM、TCU（AT可選）、ESP（可選）、ADAS（可選）、定速巡航開關(guān)、制動踏板及開關(guān)、制動踏板及位置反饋傳感器、離合器踏板及開關(guān)（MT可選），如圖1所示。

圖1 硬件拓撲結(jié)構(gòu)

1）ECM、BCM及其他控制器（TCU、ESP、ADAS）采用多路傳輸技術(shù)CAN網(wǎng)進行數(shù)據(jù)傳輸，以確保系統(tǒng)高效、安全、可靠。

2）離合器踏板、制動踏板信號分別硬線接入ECM、BCM，ECM校驗兩路信號以確保信號可靠，如校驗有故障，巡航功能將禁止進入。

3）巡航開關(guān)硬線接入BCM，BCM對巡航信號進行診斷，并通過CAN發(fā)出巡航開關(guān)信號及巡航開關(guān)故障狀態(tài)。

4）油門踏板信號及冗余油門踏板信號硬線接入ECM。

2 控制策略

2.1 巡航條件

本文所述控制策略巡航控制條件如表1所示，共計29項，每一項對應(yīng)一個巡航使能狀態(tài)位，如某一項的條件或狀態(tài)不滿足這項設(shè)定的巡航控制條件，則該條件巡航使能狀態(tài)位置位。

表1 控制策略巡航控制條件

同時本文所述控制策略預(yù)留了設(shè)置掩碼，用以開啟或關(guān)閉巡航條件的監(jiān)測，如表1中的“20 ACC控制禁用信號”，在手動擋車型上不配置ACC的情況下，可以設(shè)置ACC控制項的條件掩碼為0，這樣通過掩碼的狀態(tài)結(jié)果始終為0，以關(guān)閉此項目條件監(jiān)測，如表2情況2與情況4。

表2 項目條件監(jiān)測

某商用車使用本巡航開關(guān)策略，當(dāng)滿足以下條件時進入巡航控制。

1）發(fā)動機啟動（2），巡航開關(guān)開啟（1），擋位在2擋及以上（14），車速信號在24~160km/h之間（15），巡航開關(guān)請求進入巡航控制（1）。

2）其他項目條件均滿足。

2.2 巡航退出條件

巡航退出條件如圖2所示，對應(yīng)巡航的28項條件。

圖2 巡航退出條件

根據(jù)巡航退出后是否能夠通過巡航開關(guān)RES鍵恢復(fù)巡航車速設(shè)置兩種掩碼，可恢復(fù)車速掩碼、不可逆掩碼。區(qū)別為：當(dāng)設(shè)置可恢復(fù)車速掩碼并且退出條件滿足時，巡航控制退出，上一次設(shè)置的巡航車速可以通過RES鍵恢復(fù)；對應(yīng)設(shè)置不可逆掩碼的巡航條件滿足時，設(shè)置的巡航車速將被重置。當(dāng)29項條件通過設(shè)置的掩碼后得到的退出巡航狀態(tài)大于0，則巡航控制退出。如巡航開關(guān)關(guān)閉（1）、車速低于24km/h（15）、檢測到制動信號（11）、擋位信號不符合（14）、AEBS處于激活狀態(tài)（21）等。

控制策略面向手動擋車型，可使在正常操縱情況下踩離合器升擋不退出巡航控制，如圖3所示，升擋后車速平穩(wěn)保持在巡航設(shè)定車速。

圖3 控制策略

如情況1：車速設(shè)定在70km/h、擋位在5擋，踩離合升6擋后，車速可恢復(fù)至70km/h；情況2：車速設(shè)定在80km/h，當(dāng)前車速為30km/h，駕駛員按順序進行升擋過程中，續(xù)航不退出，自動匹配擋位車速上升至設(shè)定的80km/h。

策略是通過設(shè)置換擋保留模式功能來實現(xiàn)的，當(dāng)巡航控制時，程序中保留模式開關(guān)設(shè)置開啟，踩離合換擋巡航功能不退出，換擋后車輛會保持換擋前的車速，可繼續(xù)通過巡航開關(guān)增加需求巡航車速，但如果離合器踩下時間超過系統(tǒng)設(shè)置的最大保留時間，則會退出巡航模式，保留模式時間可調(diào)，這樣的控制可以提升手動擋定速巡航功能操縱駕駛舒適性，并且考慮到安全，換擋檢測超過保留設(shè)置時間，巡航功能退出。

多判斷條件的設(shè)置面向安全控制策略，接受來自ABS/ESP（EBC1或VDC1）、AEBS、ACC的關(guān)閉巡航控制需求，緩速器激活時巡航控制退出，減速過快（冗余制動檢測），加速度過高，車速偏差超過一定時間，到達車速限制，速比（車速/發(fā)動機轉(zhuǎn)速）過高或過低，制動器信號狀態(tài)，不允許的擋位（倒擋、空擋或一擋），發(fā)動機轉(zhuǎn)速過高或過低，手制動或電子駐車制動激活，硬件或信號故障導(dǎo)致的禁止啟用巡航（如離合器、車速信號、制動信號等故障）這些條件并行組合，可以確保在不適宜巡航控制的條件下及時退出巡航控制，以確保安全可靠。

如，情況1：越級加擋，會導(dǎo)致發(fā)動機轉(zhuǎn)速過低，從而退出巡航；情況2：接收到制動信號或駐車制動信號，巡航將立刻退出；情況3：換擋后，如果發(fā)動機轉(zhuǎn)速變化超過閾值，巡航將退出；情況4：制動開關(guān)信號或車速信號異常，將阻止進入巡航控制或立即退出巡航。

多判斷條件組合考慮到各種可能出現(xiàn)的意外，面向安全。

2.3 ADAS接口

控制策略預(yù)留有ADAS的ACC和AEBS接口。

1）ACC接口：巡航的控制需求可調(diào)整由ACC發(fā)起（1），可將CC功能作為ACC控制策略的組成部分，可接受響應(yīng)ACC控制器的ACC控制禁用信號退出巡航（20），也設(shè)置有內(nèi)部安全判斷，外部（ESP、ACC等）車速或扭矩需求增加巡航控制扭矩的時間超過允許時間（26）、外部（ESP、ACC等）車速或扭矩需求降低巡航控制扭矩的時間超過允許時間（27）。

2）AEBS接口：AEBS激活時立即退出巡航功能（21），用以響應(yīng)AEBS功能。

3）DMS接口：預(yù)留駕駛員狀態(tài)監(jiān)測接口，當(dāng)接收到駕駛員狀態(tài)異常信號時，如駕駛員疲勞等，巡航將立刻退出。

以上功能可通過儀表提示駕駛員，告知巡航功能退出原因，人機交互性良好。

3 功能測試

軟件開發(fā)好后針對手動擋實車換擋進行測試，如圖4所示，手動擋車型在正常換擋時，即換擋或踩離合在保留模式計時范圍內(nèi)（離合器信號見序號5紫色線條，第10s踩下持續(xù)0.9s，保留模式信號見序號8綠色點劃線與離合器信號同步），換擋后車輛將繼續(xù)按巡航車速行駛（車速信號見序號7紅色線條，擋位信號見序號6深藍色線條），駕駛員可繼續(xù)通過巡航開關(guān)提升車速。如圖5所示，如遇手動車型換擋時間或踩離合時間過長，超過設(shè)置的保留模式時間1.3s，保留模式退出（圖5序號8綠色點劃線），但離合器信仍未松開（圖5序號5綠色點劃線），巡航功能立即退出，車速開始下降，設(shè)置的巡航需求車速仍然保留（序號4天藍色線條），駕駛員可以通過RES鍵恢復(fù)巡航車速，功能滿足設(shè)計要求。

圖4 保留功能啟用，換擋后，巡航功能不退出

圖5 保留模式超時，巡航功能退出

針對ADAS接口功能進行了實車測試，如圖6所示，當(dāng)控制器在第2s接收到總線AEBS激活狀態(tài)信號后（序號8棕色線條），巡航功能立即退出（序號2綠色線條從1置0），車輛開始制動，車速迅速下降，設(shè)置的巡航需求車速重置為0（序號4天藍色線條）。如圖7所示，當(dāng)控制器在第5s接收到總線DMS退出指令后（見序號8天深綠色線條），巡航功能立即退出（見序號2綠色線條從1置0），設(shè)置的巡航需求車速重置為0（序號4天藍色線條），避免因駕駛員疲勞等問題帶來的不良后果，并可通過儀表提醒駕駛員，告知巡航功能退出原因，人機交互性良好。

圖6 接收到AEBS激活狀態(tài)后，巡航功能退出

圖7 接收到DMS指令后，巡航功能退出

4 結(jié)束語

本文對在某商用車中開發(fā)使用的定速巡航控制策略進行了詳細描述，尤其在定速巡航條件控制策略方面，對定速巡航控制的進入退出條件及控制策略作了詳細介紹，對各個模塊的功能進行了充分地解釋和說明，并且對該定速巡航控制策略進行了大量的功能測試驗證和測試結(jié)果分析，取得了比較理想的測試結(jié)果。策略緊跟技術(shù)發(fā)展潮流，不僅可兼容手動擋車型，而且預(yù)留ADAS接口，基于安全控制策略設(shè)計，滿足手動和自動擋車型定速巡航控制需求，提升了手動擋定速巡航功能操縱駕駛舒適性，并且安全可靠，人機交互性良好。