乘用車整車駕駛模式切換控制方法研究

【摘" 要】隨著汽車科技發(fā)展，汽車智能化、互聯(lián)化成為趨勢，駕駛模式通過調整車輛懸掛、動力和轉向滿足用戶特殊需求，其控制方法影響用戶體驗和汽車性能，研究汽車駕駛控制方法意義重大。文中提出一種整車駕駛模式管理系統(tǒng)，在駕駛模式允許切換時，用戶可操作模式開關切換整車駕駛模式，包括正常、經(jīng)濟、運動和山地模式。功能實現(xiàn)上，開關執(zhí)行機構連接車身控制器，模式切換仲裁在變速器控制器，車身、發(fā)動機和變速器控制器及儀表、車機模塊相互配合實現(xiàn)功能。文章對各控制器的功能設計需求和駕駛模式切換策略進行詳細闡述，包括功能開啟邏輯、功能判斷邏輯和功能執(zhí)行邏輯，最后得出所提駕駛模式切換控制方法具有穩(wěn)定性強、可靠性高、閉環(huán)控制等優(yōu)勢的結論。

【關鍵詞】駕駛模式；行駛需求；個性化場景；控制方法

中圖分類號：U463.6" " 文獻標識碼：A" " 文章編號：1003-8639（2025）01-0001-03

Research on the Control Method of Vehicle Driving Mode Switch*

ZHANG Xiaobo，LIU Qin，XIA Yongqiang，XIA Ziqiang，ZHAO Nengqing，LUO Wei

（Jiangling Motor Co.，Ltd.，Nanchang 330200，China）

【Abstract】With the development of automobile science and technology，automobile intelligence and interconnection have become a trend. The driving mode can meet the special needs of users by adjusting vehicle suspension，power and steering，and its control method affects user experience and vehicle performance，so it is of great significance to study the control method of automobile driving. In this paper，a vehicle driving mode management system is proposed. When the driving mode is allowed to change，the user can operate the mode switch to switch the vehicle driving mode，including normal，economic，sports and mountain modes. In terms of function realization，the switch actuator is connected to the body controller，mode switching is arbitrated in the transmission controller，and the body，engine and transmission controller，instrument and vehicle module cooperate with each other to achieve the function. In this paper，the functional design requirements and driving mode switching strategy of each controller are described in detail，including function opening logic，function judgment logic and function execution logic. Finally，it is concluded that the proposed driving mode switching control method has advantages of strong stability，high reliability and closed-loop control.

【Key words】driving mode；driving demand；personalized scene；control method

0" 引言

駕駛模式指通過對車輛的懸掛、動力、轉向進行調整，以滿足用戶特殊的駕駛需求。隨著汽車科技的不斷發(fā)展，汽車智能化、互聯(lián)化已經(jīng)成為趨勢[1]。汽車智能控制系統(tǒng)為駕駛者提供了多種駕駛模式，用來滿足不同個性化需求[2]。駕駛模式的控制方法與邏輯會極大地影響用戶體驗和汽車性能[3]。因此，研究汽車駕駛的控制方法對汽車的研究具有重要意義[4-5]。

1" 總體功能實現(xiàn)方案設計

在駕駛模式允許切換的條件下，用戶通過操作模式開關來切換整車駕駛模式，從而滿足用戶對駕駛經(jīng)濟性、動力性和平順性的要求[6]。在不同駕駛模式之下，發(fā)動機和變速器的工作邏輯是不同的，所需要達到的目的也是不同的。駕駛模式主要有正常模式Normal、經(jīng)濟模式ECO、運動模式Sport和山地模式Mountain。駕駛模式功能實現(xiàn)需要先對功能進行部署，對每個模塊系統(tǒng)進行功能執(zhí)行的分配。開關執(zhí)行機構連接在車身控制器BCM上，同時通過車身控制器對用戶開關請求進行轉發(fā)，并采集仲裁控制器機構的狀態(tài)來驅動指示燈亮起。模式切換的仲裁部署在變速器控制器上，判斷所有的執(zhí)行機構的執(zhí)行狀態(tài)與目標狀態(tài)是否一致，若一致，則將仲裁狀態(tài)提供給儀表和車機進行顯示；若無法切換成功，則變速器控制切換目標狀態(tài)為上一時刻的模式，并請求車身控制器、發(fā)動機控制器的模式狀態(tài)切換回到上一時刻的模式。駕駛控制邏輯原理如圖1所示。

2" 控制器的功能設計需求

2.1" 車身控制器功能設計要求

車身控制器BCM作為開關請求的傳遞者以及開關指示燈的驅動者，其主要功能設計要求包含以下兩點。

1）能夠判斷整車是否滿足駕駛模式切換條件。當整車處于允許切換駕駛模式的狀態(tài)時，采集模式開關信號，并將對應的駕駛模式請求信號發(fā)送到總線上。

2）根據(jù)變速器控制器TCU發(fā)送的模式切換仲裁結果，同步自身的模式請求信號，同時點亮對應的模式開關工作指示燈。

2.2" 發(fā)動機控制器功能設計要求

發(fā)動機控制器EMS根據(jù)車身控制器BCM發(fā)送的駕駛模式請求信號切換對應的駕駛模式。如果存在故障導致無法切換時，發(fā)動機控制器EMS會報出錯誤標志位，并發(fā)送EMS模式切換狀態(tài)信號。

2.3" 變速器控制器的功能設計要求

變速器控制器TCU根據(jù)BCM發(fā)送的駕駛模式請求信號和EMS發(fā)送的模式狀態(tài)切換信號來進行仲裁，并進入對應的駕駛模式，同時發(fā)出仲裁結果信號。另外，如果變速器存在故障導致無法切換，變速器控制器TCU會報出錯誤標志位。

2.4" 顯示功能設計要求

在駕駛模式切換過程中，儀表模塊IC和車機模塊IVI共同承擔顯示功能。IC模塊和車機IVI模塊接收來自變速器控制器TCU的仲裁結果信號后，分別顯示不同的內(nèi)容。儀表接收變速器控制器的仲裁結果后，會顯示對應模式的功能圖標，并且依據(jù)變速器仲裁結果信號進行相應的顯示。儀表顯示信息詳見表1。

車機IVI顯示屏上顯示內(nèi)容和儀表IC不同。車機在監(jiān)控到變速器控制器采集的仲裁結果后進行文字彈框顯示，文字彈框顯示3s，主要用于提醒用戶駕駛模式已經(jīng)切換到預定的模式狀態(tài)，為用戶提供更舒適的駕駛體驗。車機顯示信息見表2。

3" 駕駛模式切換策略

3.1" 功能開啟邏輯

開關選型為撥桿復位式開關，該撥桿復位式開關硬線連接在車身控制器上，通過車身控制器采集開關的切換狀態(tài)。開關開啟條件是整車處于D擋且電源模式為ON擋電。根據(jù)開關的上撥、下?lián)軇幼?，通過硬線信號發(fā)送給車身控制器，車身控制器再通過總線信號發(fā)送給仲裁控制器進行功能執(zhí)行判斷。

BCM需要基于當前BCM_Driving_mode_req的值，按照駕駛模式切換順序（正常模式Normal、經(jīng)濟模式ECO、運動模式Sport、山地模式Mountain、可循環(huán)切換，默認為Normal模式，每次電源切斷后，下次上電都發(fā)送默認值Normal）和開關撥動方向及次數(shù)發(fā)送對應的駕駛模式。車身控制器BCM需要等待執(zhí)行機構發(fā)動機控制器EMS和變速器控制器TCU的駕駛切換完成后，再根據(jù)變速器控制器TCU發(fā)送的模式切換控制執(zhí)行結果TCU_StGearMode來同步自己的模式請求信號BCM_Driving_mode_req。比如，當前整車處于ECO模式，上撥發(fā)送Normal模式，下?lián)軇t發(fā)送Sport模式。

另外，模式開關工作指示燈根據(jù)車身控制器的總線信號來驅動。上電后，車身控制器BCM根據(jù)變速器控制器TCU發(fā)送的駕駛模式狀態(tài)點亮對應的模式指示燈。當開關按照目標要求切換時，工作指示燈閃爍。在預定時間內(nèi)，如果變速器仲裁結果和車身控制器發(fā)送的請求一致，則立即常亮目標模式工作指示燈；若仲裁結果和請求不一致時，則指示燈閃爍一段時間后，車身控制器BCM依據(jù)TCU_StGearMode仲裁結果狀態(tài)點亮對應的工作指示燈。開關切換邏輯原理如圖2所示。

3.2" 功能判斷邏輯

駕駛模式切換判斷執(zhí)行控制器為變速器控制器TCU。變速器控制器TCU在接收到車身控制器BCM采集的開關請求后，通過總線信號BCM_Driving_mode_req發(fā)送到總線上。同時，變速器控制器監(jiān)控發(fā)動機控制器和車身控制器的模式狀態(tài)信號是否一致。若狀態(tài)一致，變速器控制器進入對應的駕駛模式，并將駕駛模式狀態(tài)信號TCU_StGearMode發(fā)送到總線上。若切換不成功，則存在以下3種情況，對應的處理邏輯如下。

1）若發(fā)動機控制器EMS未能切換到目標模式，而變速器控制器TCU切換到目標模式，為了保持系統(tǒng)的一致性，變速器控制器仍然切換回上一時刻的駕駛模式。同時，確保仲裁模式狀態(tài)TCU_StGearMode和實際狀態(tài)TCU_Driving_mode_req保持一致。

2）當變速器控制器TCU和發(fā)動機控制器EMS接收到開關請求信號BCM_Driving_mode_req后，若在一定時間內(nèi)，發(fā)動機控制器EMS切換成目標駕駛模式EMS_ATSDrivingModeStatu，而變速器控制器TCU沒有切換成目標駕駛模式，則變速器控制器TCU會將TCU_Driving_mode_req更新成上一個時刻的駕駛模式。同時，仲裁結果TCU_StGearMode與實際狀態(tài)信號TCU_Driving_mode_req值同步。車身控制器BCM接收到仲裁結果狀態(tài)TCU_StGearMode后，同步更新開關請求BCM_Driving_mode_req回到上一個時刻駕駛模式，發(fā)動機控制器EMS響應開關請求信號BCM_Driving_mode_req，并切換回上一時刻的駕駛模式。

3）如果開關切換過程中，變速器控制器TCU或者發(fā)動機控制器EMS發(fā)生系統(tǒng)故障，即TCU_Driving ModeChange_Fault_flag==0x1：Fault或EMS_DrivingModeChange_Fault_flag == 0x1：Fault時，無法完成駕駛模式的切換。此時，TCU會重新置位于Normal模式。BCM接收到TCU_StGearMode為Normal后，會發(fā)送BCM_Driving_mode_req_BCM為Normal給EMS，EMS此時將會置位于Normal模式。表3為控制器駕駛模式映射關系，有助于清晰地了解各個模塊之間的模式切換映射關系。圖3為TCU的模式切換流程圖，可以直觀地呈現(xiàn)變速器控制器TCU在不同情況下的模式切換邏輯和決策過程。

3.3" 功能執(zhí)行邏輯

發(fā)動機控制模塊EMS作為駕駛功能執(zhí)行機構之一，僅接收來自車身控制器轉發(fā)的開關請求。當監(jiān)控到開關請求命令BCM_Driving_mode_req后，EMS切換對應的駕駛模式，同時同步更新發(fā)動機控制器的駕駛執(zhí)行狀態(tài)EMS_ATSDrivingModeStatus。當前發(fā)動機控制器EMS只支持正常Normal模式、經(jīng)濟模式ECO、運動模式Sport這3種模式，車身控制器采集的開關請求和發(fā)動機控制器映射關系見表4。

在接收到開關請求命令BCM_Driving_mode_req后，如果發(fā)動機控制器EMS無法支持切換到目標駕駛模式，比如發(fā)動機控制器內(nèi)部發(fā)生故障時，發(fā)動機控制器EMS會發(fā)出錯誤標志位信息，即EMS_ DrivingModeChange_Fault_flag=0x1：Fault的信號。同時，發(fā)動機控制器EMS仍然保持當前駕駛模式不變。變速器控制器TCU接收到來自發(fā)動機控制器的錯誤信息后，將仲裁結果TCU_StGearMode置位于Normal模式。車身控制器BCM根據(jù)仲裁結果并執(zhí)行Normal駕駛模式請求，開關更新請求為正常模式，此時EMS會根據(jù)BCM_Driving_mode_req請求將駕駛模式置位于Normal模式。發(fā)動機控制駕駛模式切換流程如圖4所示。

4" 結論

針對用戶的個性化駕駛模式的功能需求，提出一種整車駕駛模式管理系統(tǒng)來進行駕駛模式的切換控制。該系統(tǒng)設計并定義了駕駛模式的功能開啟、功能執(zhí)行、功能仲裁等切換控制策略，同時對各控制器在實現(xiàn)駕駛模式方面的功能需求進行了分配。所提出的駕駛模式切換控制方法具有穩(wěn)定性強、可靠性高以及閉環(huán)控制等優(yōu)勢。

參考文獻

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（編輯" 凌" 波）