插电式混合动力汽车自适应巡航系统控制策略研究

周升辉　吴光耀　王春生

摘 要：文章首先介绍了插电式混合动力汽车自适应速巡航系统的功能及术语定义，其次列举了自适应巡航的功能进入和退出条件，定义了自适应巡航的功能要求和性能要求，最后详细说明了进入超越驾驶工况的条件及处理措施。关键词：混合动力汽车;自适应巡航;控制策略中图分类号：U467  文献标识码：A  文章编号：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

汽车自适应巡航控制系统（Adaptive Cruise Control System，ACC）是对传统定速巡航控制系统的升级，该系统既可以使车辆保持驾驶员设定的速度，通过雷达探测也可以使驾驶车辆与前车保持驾驶员设定的距离行驶。当驾驶员设定好期望车速以及与前车之间的车间距后，有前方车辆时，驾驶车辆会根据设定的跟车距离进行驾驶，前车加速则跟着加速，前车减速则跟着减速，前车停止而停止本车;如果没有前车，ACC将像传统的巡航系统那样工作，根据设定的期望车速值行驶。由于可以根据车辆所处的实际环境进行行驶，所以比起定速巡航更智能，更便洁。

1 ACC功能及术语定义

1.1 ACC功能定义

ACC功能，即VLC（Vehicle Longitudinal Control）车辆纵向控制功能，是ESP系统的子功能，用于实现车辆纵向的加速、减速功能，该附加功能是ESP为实现自适应巡航系统的车辆纵向速度控制功能而增加。简单来讲，处于VLC功能待命时，自适应巡航系统根据驾驶员需求和雷达探测前方障碍物（车辆）距离、速度，经过相关计算雷达模块发送加速、减速请求给ESP，ESP发送相关升扭、降扭请求给动力控制系统，必要时ESP参与制动，以实现整车的加速、减速控制。VLC功能不启用时，整车扭矩控制按正常驾驶模式执行。

1.2 術语定义

1）短按

按压按键时间>40ms且<400ms为短按。

2）长按

按压按键时间≥400ms，为长按。

3）上冲速度

设定当前车速Vset，使激活ACC系统，至车速稳定，该过程中车速最大值与Vset 的偏差。

4）下冲速度

设定当前车速Vset，使激活ACC系统，至车速稳定，该过程中车速最小值与Vset的偏差。

5）车速稳定时间

设置当前车速，车速从ACC系统激活至达到稳定的时间。

6）稳定车速波动量

设定当前车速Vset，使ACC系统激活至车速稳定后，稳定车速Vstable的变化量。

7）稳定车速偏离量

a）定速巡航状态下，稳定车速偏离量为稳定车速与巡航设定车速的偏差;

b）跟车巡航状态下，稳定车速偏离量为主车稳定车速与目标车车速的差值;

8）加速度

在速度连续变化过程中，从稳定车速到另一稳定车速过程中加速度（加速或减速）。

2 ACC功能条件及要求

2.1 ACC功能条件

2.1.1 进入条件（需同时满足）

1）VLC状态有效

2）无制动开关信号且制动深度小于30%

3）ABS未激活

2.1.2 退出条件（满足至少一条即可）

1）VLC状态无效

2）有制动开关信号或制动深度大于等于30%

3）ABS激活

2.2 ACC功能要求

1）整车上电 3s内，整车控制器的油门信号及整车扭矩相关信号需要发出。

2）整车控制器整车工作模式需按当前动力情况发出。

3）在VLC功能激活的情况下：VLC状态有效，制动回馈由RBS功能来控制，整车控制器根据我们的回馈请求扭矩来响应实际的回馈扭矩。上电后电控需持续发出当前整车的回馈能力状态和最大回馈能力值，ESP会根据判断当前车辆状态发出目标回馈扭矩状态和目标回馈扭矩值，整车控制器需实时发出响应的当前实际回馈扭矩和回馈扭矩状态;

4）电控发出的回馈能力范围需发负值，ESP发送目标回馈扭矩也为负值。

3 ACC性能要求

3.1 控制模式

控制模式（车间时距控制和车速控制）应能自行转换。

3.2 车间时距

Tmin 为可供选择的最小的稳态车间时距，可适用于各种车速下的ACC控制。Tmin 应大于或等于1s，并且至少应提供一个在1.5s-2.2s区间内的车间时距。

3.3 静止目标

对静止目标的响应不是ACC系统所应具备的功能。如果ACC系统不能对静态目标作出响应，则应在车辆的用户使用手册中予以声明。

3.4 跟踪

在稳态状态下，ACC系统应遵循车间时距最小临界值。

過渡过程中的车间时距可能会暂时降至临界值以下，在这种情况下，系统应在一定时间内恢复到临界值以上。

ACC系统应用局规定的探测距离、目标识别能力以及弯道适应能力。

如果在指导上前方存在多辆车，或者在弯道上，则与本车处于同一车道的前车将被选作ACC控制的目标车。

3.5 扭矩响应要求

1）当整车控制器接收到VLC扭矩相关请求同时无制动开关信号且制动深度小于30%时，整车控制器要根据VLC的请求扭矩进行响应（ESP根据雷达加减速度请求及后电控发的当前最大、小整车扭矩来确定VLC请求扭矩值） 并发送响应后实时扭矩。

2）VLC功能起作用过程中，ABS激活，主动退出VLC功能。

3）整车控制器增加VLC主动保护策略：有制动开关信号或制动深度大于等于30%时，整车控制器主动退出VLC功能。

扭矩响应的优先级对比：TCS >超越加速响应扭矩要求> VLC> RBS回馈扭矩>其他要求（松油门回馈、怠速、遥控驾驶），即各功能同时触发时，优先响应更高级。

4 超越驾驶工况

当整车处于VLC功能控制状态时，驾驶员通过踩油门踏板进行加速意图超车时，整车控制器需优先响应驾驶员意图，此过程中，需要整车控制器发出超越加速状态标志，此状态的判断参考下面图1，超越结束后，VLC系统将重新接管车辆。

超越驾驶状态有两种工况：VLC驱动中的超越驾驶，VLC制动中的超越驾驶。

进入工况一（驱动超越）条件：

1）自适应巡航状态为有效且VLC请求扭矩为有效;

2）油门深度>5%;

3）驾驶员需求扭矩>VLC请求扭矩;

进入工况二（制动超越）条件：

1）自适应巡航状态为有效且VLC请求扭矩为无效（制动时，ESP发送VLC扭矩请求值为0Nm，扭矩请求值状态为无效）;

2）油门深度>5%;

满足以上条件需电机控制器发出超越驾驶状态，并响应实际油门的扭矩。其中为防止因为油门深度的波动（例如整车过坏路的抖动），导致误触发超越驾驶状态，现将进入超越驾驶的油门深度判断暂定为5%。

其中工况二，当自适应巡航状态为有效且VLC请求扭矩为无效时。若油门深度≤5%，电控不对油门深度进行响应，即需求扭矩为 0Nm;油门深度>5%，电控发出超越驾驶状态并响应实际扭矩。

5 结论

本文对插电式混合动力汽车在自适应巡航系统控制策略上进行了深入的研究，结合工程项目实际操作，进行了大量的功能验证测试，从测试结果来来，以上策略可以平稳的控制车辆在EV、HEV、ECO、SPORT等多种模式下进行巡航驾驶，客观及主观评价都取得了较高的得分。

参考文献

[1] GB/T 20608-2006，智能运输系统自适应巡航控制系统性能要求与检测方法，2006-11-07发布.

[2] 凌滨，汽车自适应巡航系统车距控制策略研究[J].计算机仿真，（11）：154-159.

[3] 陈涛，智能混合动力电动车辆多目标自适应巡航控制方法[J].清华大学学报（自然科学版），2013（10）：1486-1491.