某商用車可兼容手動擋車型的定速巡航控制策略

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是一種根據駕駛員需求車速進行車速自控制的系統，在一定條件下（如一定車速范圍內），駕駛員通過操縱開關與整車控制器進行交互，傳遞并設定客戶需求，在不踩油門踏板情況下通過巡航控制開關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節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化控制，可帶來行駛舒適性、經濟性提升；合理使用可減少車輛超速帶來的違章困擾。

定速巡航控制系統大多使用在自動擋車型，涉及手動擋車型的應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，以防止出現誤操作，完成上述操作后駕駛員需重新設定巡航功能，用戶體驗一般。隨著人們對生活工作品質需求的提升，巡航控制在汽車上的應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用到巡航控制系統中，汽車巡航控制系統正在向智能化發展，如自適應巡航控制系統、防誤操作等。某商用車開發使用了可兼容手動擋車型并預留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 硬件拓撲結構

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

圖1 硬件拓撲結構

1）ECM、BCM及其他控制器（TCU、ESP、ADAS）采用多路傳輸技術CAN網進行數據傳輸，以確保系統高效、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）巡航開關硬線接入BCM，BCM對巡航信號進行診斷，并通過CAN發出巡航開關信號及巡航開關故障狀態。

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，每一項對應一個巡航使能狀態位，如某一項的條件或狀態不滿足這項設定的巡航控制條件，則該條件巡航使能狀態位置位。

表1 控制策略巡航控制條件

同時本文所述控制策略預留了設置掩碼，用以開啟或關閉巡航條件的監測，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，可以設置ACC控制項的條件掩碼為0，這樣通過掩碼的狀態結果始終為0，以關閉此項目條件監測，如表2情況2與情況4。

表2 項目條件監測

某商用車使用本巡航開關策略，當滿足以下條件時進入巡航控制。

1）發動機啟動（2），巡航開關開啟（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，對應巡航的28項條件。

圖2 巡航退出條件

根據巡航退出后是否能夠通過巡航開關RES鍵恢復巡航車速設置兩種掩碼，可恢復車速掩碼、不可逆掩碼。區別為：當設置可恢復車速掩碼并且退出條件滿足時，巡航控制退出，上一次設置的巡航車速可以通過RES鍵恢復；對應設置不可逆掩碼的巡航條件滿足時，設置的巡航車速將被重置。當29項條件通過設置的掩碼后得到的退出巡航狀態大于0，則巡航控制退出。如巡航開關關閉（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（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，升擋后車速平穩保持在巡航設定車速。

圖3 控制策略

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

策略是通過設置換擋保留模式功能來實現的，當巡航控制時，程序中保留模式開關設置開啟，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，可繼續通過巡航開關增加需求巡航車速，但如果離合器踩下時間超過系統設置的最大保留時間，則會退出巡航模式，保留模式時間可調，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置時間，巡航功能退出。

多判斷條件的設置面向安全控制策略，接受來自ABS/ESP（EBC1或VDC1）、AEBS、ACC的關閉巡航控制需求，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/發動機轉速）過高或過低，制動器信號狀態，不允許的擋位（倒擋、空擋或一擋），發動機轉速過高或過低，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，會導致發動機轉速過低，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，如果發動機轉速變化超過閾值，巡航將退出；情況4：制動開關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的意外，面向安全。

2.3 ADAS接口

控制策略預留有ADAS的ACC和AEBS接口。

1）ACC接口：巡航的控制需求可調整由ACC發起（1），可將CC功能作為ACC控制策略的組成部分，可接受響應ACC控制器的ACC控制禁用信號退出巡航（20），也設置有內部安全判斷，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AEBS功能。

3）DMS接口：預留駕駛員狀態監測接口，當接收到駕駛員狀態異常信號時，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（離合器信號見序號5紫色線條，第10s踩下持續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），駕駛員可繼續通過巡航開關提升車速。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鍵恢復巡航車速，功能滿足設計要求。

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，當控制器在第2s接收到總線AEBS激活狀態信號后（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激活狀態后，巡航功能退出

圖7 接收到DMS指令后，巡航功能退出

4 結束語

本文對在某商用車中開發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果分析，取得了比較理想的測試結果。策略緊跟技術發展潮流，不僅可兼容手動擋車型，而且預留ADAS接口，基于安全控制策略設計，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。