插电式混合动力汽车定速巡航系统控制策略研究

周升辉 吴光耀 王春生

摘 要：结合插电式混合动力汽车的特点，文章首先介绍了定速巡航功能的术语定义，明确了相关按键和指示灯的含义，其次对每个按键进行了功能策略定义、工作模式和巡航功能退出策略，最后制定了不同工况下的性能要求和评价指标。

关键词：混合动力汽车;定速巡航;控制策略

中图分类号：U467  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2018）10-49-03

The Strategy Research of Cruise Control System on PHEV

Zhou Shenghui， Wu Guangyao， Wang Chunsheng

（BYD Automobile Corporation Limited， Guangdong Shenzhen 518118）

Abstract： Connect to PHEV characters， the article introduce the Cruise Control System technical terms definition firstly， declare the meanings of related pressed button and indicator lamp， then define the main function of every pressed button， and work mode， as well as the cruise exit strategy， lastly define the appraisal methods of performance demands and target level of driving conditions.

Keywords： PHEV; Cruise; Control Strategy

CLC NO.： U467  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）10-49-03

前言

汽車定速巡航控制系统（Cruise Control System： CCS）是车辆上的一种舒适装备，一般安装在中高端车型上。当车辆在行驶过程中满足进入巡航的情况下，驾驶员操作车辆进入巡航控制可以将车辆设定在某一个固定的速度上，车辆准确的按照所设定的速度行驶。插电式混合动力汽车（PHEV）通过设置巡航按键开关采集驾驶员的输入，使汽车在运行中不踩油门踏板便可按照驾驶员的要求，从而大大减轻长途驾车的疲劳度，同时匀速行驶也可以降低能耗。通过合理的分配扭矩到发动机和驱动电机上，自动保持一定的行驶速度，减轻了驾驶员的劳动强度，提高了驾乘的舒适性。

1 巡航功能术语定义

1.1 短按

按压按键时间>40ms且<400ms为短按。

1.2 长按

按压按键时间≥400ms，为长按。

1.3 巡航主指示灯

仪表对应巡航系统的指示灯之一，当其点亮时代表巡航系统打开，当其熄灭是代表巡航系统关闭。

1.4 巡航控制指示灯SET

仪表对应巡航系统的指示灯之一，当其点亮时代表车辆已进入巡航系统控制，当其熄灭时代表车 辆退出巡航控制。

1.5 巡航按键开关

巡航开关组位于方向盘上，为电阻式开关。巡航开关组由 4 个单独按键组成，分别为“巡航”、“-设置”、“+复位”、“取消”。开关信号由整车控制器直接采集，通过电压的输入来判断驾驶 员的巡航意图，并且进行诊断以保证安全性。各按键连接关系如图 2 所示。

整车控制器检测 A 连接处的输入电压，判断哪个按键按下并进入相应的控制功能模块。巡航各按键物理开/关跳变时间应少于 40ms，理想的跳变时间应控制在 20ms 内。为保证对巡航开关的监测准确性，系统对巡航开关的输出阻值及精度要求如表1。

2 巡航功能及策略定义

2.1“巡航”按键

上电默认巡航系统为关闭状态。ON档电时，按下“巡航”按键，可打开或关闭巡航系统，仪表上对应的巡航主指示灯点亮或熄灭。当巡航系统关闭时，不允许进入巡航，巡航系统中储存的巡航车速会被清除。

2.2“取消”按键

当车辆处于巡航控制状态时，按下“取消”按键则退出巡航控制功能，但不清除预设巡航车速。在巡航取消后，在无操作情况下，车辆按滑行/回馈策略进行控制

2.3“–设置”按键

设置巡航速度：

（1）打开“巡航”按键，加速（踩油门）或减速（踩制动）至巡航允许的车速范围内（大于等于40Km/h且小于等于120Km/h），按下“–设置”按键，即可设置巡航速度，并进入巡航控制状态，定速巡航控制灯点亮。

（2）如果车辆行驶的速度在（40～120）km/h范围外时，短按“–设置”按键，不能储存当前车速， 定速行驶不可行。

减速：

（1）巡航控制状态中，短按“–设置”按键时，每操作一次，设定速度按照长按减速度范围减少1km/h。 连续多次短按，记录次数，改变目标车速。

（2）巡航控制状态中，长按“–设置”按键时，车辆会持续减速。当车辆达到想要的车速，松开按 键即设置了相应的巡航速度。减速长按时减速度为0.5m/s?。

2.4“+复位”按键

恢复巡航设定速度：

（1）踩制动或按“取消”按键等操作退出巡航控制后，若未关闭巡航系统，且车速在巡航允许的车速范围内（40- 120）Km/h，短按并释放“+复位”按键，则车辆以0.5m/s?加速度恢复 到先前设置存储的巡航速度并保持巡航。巡航主开关关闭后，车速记忆功能失效，也不能恢复。

（2）复位巡航包括两种情形：由较低的速度复位到较高的巡航速度;由较高的速度复位到较低的巡航速度。

（3）在同一个点火循环内，“巡航”按键未关闭巡航功能时，退出巡航时的车速（目标车速与实 际车速相差5km/h以内，记忆目标车速;目标车速与实际车速相差超过5km/h，记忆实际车速）都能被记忆住，在后续条件满足时，均可恢复至之前记忆的车速值巡航。整车退电至OFF档重新上电后，将无法调出退电前存储的车速。

（4）打开巡航主开关后，在之前未进入巡航控制时，按下恢复巡航车速按键，不能进入巡航控制。 必须通过按下设置进入巡航控制按键，进入巡航控制并退出后，才能恢复巡航车速。

加速：

（1）巡航控制状态中，短按“+复位”按键时，每操作一次，设定速度按照长按加速度范围增加1km/h。连续多次短按，记录次数，改变目标车速。

（2）巡航控制状态中，长按“+复位”按键时，车辆会持续加速。当车辆达到想要的车速，松开按键即设置了相应的巡航速度。加速长按时加速度为0.5m/s?。

（3）超越加速：进入巡航控制时，踩油门，当实际油门大于虚拟油门，响应实际油门，定速巡航控制灯仍点亮，进入超越驾驶状态;当实际油门小于等于虚拟油门时，不响应实际油门，退出超越驾驶状态，车速会以0.5m/s?恢复到踩油门前的速度进行定速巡航。

3 巡航功能退出控制策略

3.1 驾驶员输入退出

（1）操作“巡航”按键，可关闭巡航系统;

（2）操作“取消”按键;

（3）踩下制动踏板;

（4）拉起 EPB 开关;

（5）换挡杆挡位变化（换到非前进挡位置）;

（6）全地形模式功能开启（非普通模式）。

3.2 外部节点请求退出

（1）EPB 动态制动请求有效、EPB 未处于释放完成状态;

（2）ESP 有降扭和限扭请求、ESP 有故障、ESP 激活、HDC 激活退出巡航。

3.3 车速条件退出

（1）车速不在巡航规定的车速范围内;

（2）油门深度为0%且实际车速超出设定车速的±10%。

3.4 行车安全引起的巡航禁止

（1）车速信号故障;

（2）巡航开关出现异常;

（3）制动或加速踏板故障;

（4）真空泵故障;

（5）与前述交互模块失去通讯;

（6）动力系统故障。

4 性能要求及评价指标

4.1 进入巡航最低车速

车辆仪表指示车速在38km/h～40km/h能进入巡航，仪表指示车速小于38km/h或大于40km/h以后才能进入巡航状态为不合格。

4.2 平路巡航稳定性

（1）在以上不同车速下，定速行驶时，巡航控制系统应确保车辆按照设定的速度行驶，不能产生过度加、减速冲击;

（2）对于平直路面，上冲车速≤1km/h、下冲车速≤1km/h，车速恢复稳定状态时间≤10s，待车速稳定以后波动车速≤1km/h且偏離车速≤1.5km/h。

4.3 巡航减速

（1）减速过程中，车速在减至最低巡航车速时，停止减速，且车辆应能保持巡航状态;

（2）巡航控制系统通过发动机/回馈制动使车辆减速，此过程不应产生过度的延迟、下冲击车速及振动;

（3）对于平直路面，减速调节稳定后车速波动量≤1km/h;

（4）对于平路工况，点按“-”一次车辆速度变化量的波动范围应符合设计要求标定值的+0.5km/h;长按“-”减速度的设计要求为0.5 m/s?应满足系统的设定要求。

4.4 巡航加速

（1）加速过程中，车速在加至最高巡航车速时，停止加速，且车辆应能保持巡航状态;

（2）巡航控制系统通过增加节气门开度/电机扭矩使车辆加速，此过程不应产生过度的延迟、下冲击车速及振动;

（3）对于平直路面，加速调节稳定后车速波动量≤1km/h;

（4）对于平路工况，点按“+”一次车辆速度变化量的波动范围应符合设计要求标定值的+0.5km/h;长按“+”加速度的设计要求0.5 m/s?应满足系统的设定要求。

4.5 复位巡航

（1）巡航控制系统应确保车辆快速加速/减速到预定目标速度，此过程中不应产生过度的延迟、上/下冲击车速及振动;

（2）对于平直路面，上冲车速≤1km/h、下冲车速≤1km/h，待车速稳定以后波动车速≤1km/h且偏离车速≤1.5km/h;

（3）复位加/减速度应满足设计目标要求0.5m/s?;

（4）最低复位巡航车速在38km/h～40km/h能复位进入巡航。

5 结论

本文对插电式混合动力汽车在定速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] 蒋平，基于某混合动力轿车的定速巡航控制系统研究，汽车电器， 2010，（11）：3-5.

[2] 王连军，汽车巡航控制系统的使用与发展[J].中国高新技术企业， 2009，（10）：1-2.