插電式混合動力汽車自適應巡航系統(tǒng)控制策略研究

周升輝　吳光耀　王春生

摘 要：文章首先介紹了插電式混合動力汽車自適應速巡航系統(tǒng)的功能及術語定義，其次列舉了自適應巡航的功能進入和退出條件，定義了自適應巡航的功能要求和性能要求，最后詳細說明了進入超越駕駛工況的條件及處理措施。關鍵詞：混合動力汽車;自適應巡航;控制策略中圖分類號：U467 ?文獻標識碼：A ?文章編號：1671-7988（2020）11-33-03

Abstract：?The article introduces?the function and technical terms definition of ACC?system?on PHEV firstly， then lists the entrance and exit conditions of ACC， defines the ACC function demands and performance demands， lastly explains the function entrance conditions and handle methods of surpass driving mode.Keywords： PHEV; ACC; Control?StrategyCLC NO.： U467 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2020）11-33-03

前言

汽車自適應巡航控制系統(tǒng)（Adaptive Cruise Control System，ACC）是對傳統(tǒng)定速巡航控制系統(tǒng)的升級，該系統(tǒng)既可以使車輛保持駕駛員設定的速度，通過雷達探測也可以使駕駛車輛與前車保持駕駛員設定的距離行駛。當駕駛員設定好期望車速以及與前車之間的車間距后，有前方車輛時，駕駛車輛會根據(jù)設定的跟車距離進行駕駛，前車加速則跟著加速，前車減速則跟著減速，前車停止而停止本車;如果沒有前車，ACC將像傳統(tǒng)的巡航系統(tǒng)那樣工作，根據(jù)設定的期望車速值行駛。由于可以根據(jù)車輛所處的實際環(huán)境進行行駛，所以比起定速巡航更智能，更便潔。

1 ACC功能及術語定義

1.1 ACC功能定義

ACC功能，即VLC（Vehicle Longitudinal Control）車輛縱向控制功能，是ESP系統(tǒng)的子功能，用于實現(xiàn)車輛縱向的加速、減速功能，該附加功能是ESP為實現(xiàn)自適應巡航系統(tǒng)的車輛縱向速度控制功能而增加。簡單來講，處于VLC功能待命時，自適應巡航系統(tǒng)根據(jù)駕駛員需求和雷達探測前方障礙物（車輛）距離、速度，經過相關計算雷達模塊發(fā)送加速、減速請求給ESP，ESP發(fā)送相關升扭、降扭請求給動力控制系統(tǒng)，必要時ESP參與制動，以實現(xiàn)整車的加速、減速控制。VLC功能不啟用時，整車扭矩控制按正常駕駛模式執(zhí)行。

1.2 術語定義

1）短按

按壓按鍵時間>40ms且<400ms為短按。

2）長按

按壓按鍵時間≥400ms，為長按。

3）上沖速度

設定當前車速Vset，使激活ACC系統(tǒng)，至車速穩(wěn)定，該過程中車速最大值與Vset 的偏差。

4）下沖速度

設定當前車速Vset，使激活ACC系統(tǒng)，至車速穩(wěn)定，該過程中車速最小值與Vset的偏差。

5）車速穩(wěn)定時間

設置當前車速，車速從ACC系統(tǒng)激活至達到穩(wěn)定的時間。

6）穩(wěn)定車速波動量

設定當前車速Vset，使ACC系統(tǒng)激活至車速穩(wěn)定后，穩(wěn)定車速Vstable的變化量。

7）穩(wěn)定車速偏離量

a）定速巡航狀態(tài)下，穩(wěn)定車速偏離量為穩(wěn)定車速與巡航設定車速的偏差;

b）跟車巡航狀態(tài)下，穩(wěn)定車速偏離量為主車穩(wěn)定車速與目標車車速的差值;

8）加速度

在速度連續(xù)變化過程中，從穩(wěn)定車速到另一穩(wěn)定車速過程中加速度（加速或減速）。

2 ACC功能條件及要求

2.1 ACC功能條件

2.1.1?進入條件（需同時滿足）

1）VLC狀態(tài)有效

2）無制動開關信號且制動深度小于30%

3）ABS未激活

2.1.2?退出條件（滿足至少一條即可）

1）VLC狀態(tài)無效

2）有制動開關信號或制動深度大于等于30%

3）ABS激活

2.2?ACC功能要求

1）整車上電?3s內，整車控制器的油門信號及整車扭矩相關信號需要發(fā)出。

2）整車控制器整車工作模式需按當前動力情況發(fā)出。

3）在VLC功能激活的情況下：VLC狀態(tài)有效，制動回饋由RBS功能來控制，整車控制器根據(jù)我們的回饋請求扭矩來響應實際的回饋扭矩。上電后電控需持續(xù)發(fā)出當前整車的回饋能力狀態(tài)和最大回饋能力值，ESP會根據(jù)判斷當前車輛狀態(tài)發(fā)出目標回饋扭矩狀態(tài)和目標回饋扭矩值，整車控制器需實時發(fā)出響應的當前實際回饋扭矩和回饋扭矩狀態(tài);

4）電控發(fā)出的回饋能力范圍需發(fā)負值，ESP發(fā)送目標回饋扭矩也為負值。

3 ACC性能要求

3.1 控制模式

控制模式（車間時距控制和車速控制）應能自行轉換。

3.2?車間時距

Tmin 為可供選擇的最小的穩(wěn)態(tài)車間時距，可適用于各種車速下的ACC控制。Tmin 應大于或等于1s，并且至少應提供一個在1.5s-2.2s區(qū)間內的車間時距。

3.3?靜止目標

對靜止目標的響應不是ACC系統(tǒng)所應具備的功能。如果ACC系統(tǒng)不能對靜態(tài)目標作出響應，則應在車輛的用戶使用手冊中予以聲明。

3.4?跟蹤

在穩(wěn)態(tài)狀態(tài)下，ACC系統(tǒng)應遵循車間時距最小臨界值。

過渡過程中的車間時距可能會暫時降至臨界值以下，在這種情況下，系統(tǒng)應在一定時間內恢復到臨界值以上。

ACC系統(tǒng)應用局規(guī)定的探測距離、目標識別能力以及彎道適應能力。

如果在指導上前方存在多輛車，或者在彎道上，則與本車處于同一車道的前車將被選作ACC控制的目標車。

3.5?扭矩響應要求

1）當整車控制器接收到VLC扭矩相關請求同時無制動開關信號且制動深度小于30%時，整車控制器要根據(jù)VLC的請求扭矩進行響應（ESP根據(jù)雷達加減速度請求及后電控發(fā)的當前最大、小整車扭矩來確定VLC請求扭矩值） 并發(fā)送響應后實時扭矩。

2）VLC功能起作用過程中，ABS激活，主動退出VLC功能。

3）整車控制器增加VLC主動保護策略：有制動開關信號或制動深度大于等于30%時，整車控制器主動退出VLC功能。

扭矩響應的優(yōu)先級對比：TCS >超越加速響應扭矩要求> VLC> RBS回饋扭矩>其他要求（松油門回饋、怠速、遙控駕駛），即各功能同時觸發(fā)時，優(yōu)先響應更高級。

4 超越駕駛工況

當整車處于VLC功能控制狀態(tài)時，駕駛員通過踩油門踏板進行加速意圖超車時，整車控制器需優(yōu)先響應駕駛員意圖，此過程中，需要整車控制器發(fā)出超越加速狀態(tài)標志，此狀態(tài)的判斷參考下面圖1，超越結束后，VLC系統(tǒng)將重新接管車輛。

超越駕駛狀態(tài)有兩種工況：VLC驅動中的超越駕駛，VLC制動中的超越駕駛。

進入工況一（驅動超越）條件：

1）自適應巡航狀態(tài)為有效且VLC請求扭矩為有效;

2）油門深度>5%;

3）駕駛員需求扭矩>VLC請求扭矩;

進入工況二（制動超越）條件：

1）自適應巡航狀態(tài)為有效且VLC請求扭矩為無效（制動時，ESP發(fā)送VLC扭矩請求值為0Nm，扭矩請求值狀態(tài)為無效）;

2）油門深度>5%;

滿足以上條件需電機控制器發(fā)出超越駕駛狀態(tài)，并響應實際油門的扭矩。其中為防止因為油門深度的波動（例如整車過壞路的抖動），導致誤觸發(fā)超越駕駛狀態(tài)，現(xiàn)將進入超越駕駛的油門深度判斷暫定為5%。

其中工況二，當自適應巡航狀態(tài)為有效且VLC請求扭矩為無效時。若油門深度≤5%，電控不對油門深度進行響應，即需求扭矩為?0Nm;油門深度>5%，電控發(fā)出超越駕駛狀態(tài)并響應實際扭矩。

5 結論

本文對插電式混合動力汽車在自適應巡航系統(tǒng)控制策略上進行了深入的研究，結合工程項目實際操作，進行了大量的功能驗證測試，從測試結果來來，以上策略可以平穩(wěn)的控制車輛在EV、HEV、ECO、SPORT等多種模式下進行巡航駕駛，客觀及主觀評價都取得了較高的得分。

參考文獻

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