一種手動變速箱汽車的巡航控制系統(tǒng)及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及汽車電子控制領(lǐng)域，尤其涉及汽車自動巡航技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]汽車巡航控制可以改善駕駛員高速路上長途駕駛的舒適性，隨著駕駛員對于汽車舒適性的提高，巡航已經(jīng)成為一種基本需求，未來勢必將在汽車上實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)配置。
[0003]汽車巡航技術(shù)在國內(nèi)汽車上已經(jīng)應(yīng)用，但針對保有量較大的手動擋汽車，缺乏自動巡航控制系統(tǒng)，因此需要設(shè)計(jì)一種能夠滿足手動擋汽車需求的自動巡航控制系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)一種適用于手動擋汽車的自動巡航系統(tǒng)及其控制方法。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:一種手動變速箱汽車的巡航控制系統(tǒng)，巡航控制系統(tǒng)在設(shè)有向ECU輸入控制命令的巡航控制按鍵，所述ECU設(shè)有指示燈，并采集車輛點(diǎn)火開關(guān)信號、剎車信號、離合器信號、油門踏板信號、車速信號。
[0006]所述巡航控制按鍵包括巡航車速設(shè)定加、減請求信號的“ SET/+ ”和“ SET/-”按鍵，以及控制系統(tǒng)開關(guān)的“CCS ON/OFF”按鍵。
[0007]基于手動變速箱汽車巡航控制系統(tǒng)的控制方法:
[0008]系統(tǒng)啟動:點(diǎn)火開關(guān)處于ON狀態(tài)，且巡航請求開關(guān)處于ON狀態(tài)則進(jìn)入巡航開啟準(zhǔn)備階段；
[0009]巡航準(zhǔn)備階段:若按下預(yù)設(shè)的進(jìn)入巡航的按鍵時，系統(tǒng)檢測是否滿足進(jìn)入巡航的條件，若條件滿足則進(jìn)入巡航階段，若條件不滿足，則返回巡航準(zhǔn)備階段；所述進(jìn)入巡航的條件為沒有踩下離合器踏板、沒有踩下剎車踏板、沒有踩下油門踏板、車輛處于最高檔位且車速在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)；
[0010]巡航階段:以進(jìn)入巡航的按鍵時的車速，控制電子節(jié)氣門是車輛勻速行駛；
[0011]系統(tǒng)關(guān)閉:若駕駛員將巡航請求開關(guān)按至OFF狀態(tài)，或者換擋使車輛檔位處于非最高檔位，則關(guān)閉系統(tǒng)。
[0012]所述巡航開啟準(zhǔn)備階段指示燈閃爍，若在設(shè)定時間內(nèi)未操作進(jìn)入巡航階段，或者巡航請求開關(guān)處于OFF狀態(tài)，則關(guān)閉系統(tǒng)，指示燈熄滅。
[0013]所述進(jìn)入巡航的條件還有無巡航控制相關(guān)故障。
[0014]所述巡航階段通過“SET/+”鍵和“SET/-”鍵調(diào)整巡航車速，所述“SET/+”鍵和“SET/-”鍵以固定的頻率請求一次，每次增減額定車速，且增減車速范圍在進(jìn)入巡航的條件的預(yù)設(shè)車速范圍內(nèi)。
[0015]所述巡航階段:
[0016]若駕駛員踩下電子油門踏板，則暫時退出巡航狀態(tài)，車輛加速，當(dāng)駕駛員再次松開電子油門踏板后，如果駕駛員沒有按鍵請求，仍舊按照踩下電子油門踏板前的巡航車速進(jìn)入巡航控制；如果駕駛員按鍵請求，則巡航車速為按下按鍵時的車速行駛，若此時車速高于進(jìn)入巡航的條件的預(yù)設(shè)車速范圍，則以進(jìn)入巡航的條件的預(yù)設(shè)車速范圍的最高車速行駛。
[0017]若駕駛員踩下剎車踏板，則暫時退出巡航狀態(tài)，車輛減速，當(dāng)駕駛員再次松開剎車踏板后，若車速低于進(jìn)入巡航的條件的預(yù)設(shè)車速范圍，則直接退出巡航狀態(tài)；若在范圍內(nèi)，且駕駛員沒有按鍵請求，則仍舊按照踩下剎車踏板前的巡航車速進(jìn)入巡航控制；若在范圍內(nèi)，且駕駛員有按鍵請求，則巡航車速為按下按鍵時的車速行駛。
[0018]若駕駛員踩下離合器踏板，則暫時退出巡航狀態(tài)，若車速低于進(jìn)入巡航的條件的預(yù)設(shè)車速范圍，則直接退出巡航狀態(tài)；若在范圍內(nèi)，且駕駛員沒有按鍵請求，則仍舊按照踩下離合器踏板前的巡航車速進(jìn)入巡航控制；若在范圍內(nèi)，且駕駛員有按鍵請求，則巡航車速為按下按鍵時的車速行駛。
[0019]所述巡航階段:在系統(tǒng)關(guān)閉情況下駕駛員通過電子踏板信號作為駕駛員扭矩需求，此時PedPos為踏板開度，通過踏板特性計(jì)算駕駛員離合扭矩需求，當(dāng)系統(tǒng)啟動且巡航階段后，PedPos = O,踏板離合扭矩需求TqrPed = O,駕駛員離合扭矩需求TqrDrv選擇巡航控制離合扭矩需求TqrDrvCrs作為扭矩控制的輸入量進(jìn)行巡航車速控制當(dāng)PedPos幸O,不在巡航控制狀態(tài)，巡航離合扭矩需求TqrDrvCrs = O,駕駛員離合扭矩需求TqrDrv選擇踏板離合扭矩需求TqrPed作為扭矩控制的輸入量進(jìn)行非巡航狀態(tài)下的控制。
[0020]所述巡航階段:巡航離合扭矩需求的計(jì)算由兩部分組成:a、巡航控制基本離合扭矩需求，根據(jù)巡航目標(biāo)車速VspCrs查表CTR_TqrDrvCrs_Vsp,確定不同巡航目標(biāo)車速下的基本離合扭矩需求，其中CTR_TqrDrvCrs_Vsp針對不同車輛通過標(biāo)定確定；b、確定巡航目標(biāo)車速的基本離合扭矩需求后，對車速進(jìn)行閉環(huán)控制，巡航目標(biāo)車速VspCrs和實(shí)際車速Vsp的差值dVspCrs作為車速閉環(huán)控制輸入，dVspCrs和VAL_fVspCrsP的乘積作為P部分的調(diào)節(jié)量。巡航車速I調(diào)節(jié)使用積分器來實(shí)現(xiàn)，dVspCrs為積分器的輸入，VAL_tTqrCrsI確定積分器的時間常數(shù)，I部分的積分結(jié)果要進(jìn)行最大值和最小值限制，巡航使能條件和巡航請求開關(guān)同時置位作為積分器的使能條件，巡航使能條件復(fù)位或者巡航請求開關(guān)復(fù)位作為積分器的初始化條件，初始化值為O。
[0021]本發(fā)明以點(diǎn)火開關(guān)、巡航請求開關(guān)、巡航加/減速開關(guān)作為駕駛員意圖的基本輸入信號，以檔位信號、剎車開關(guān)信號、離合器開關(guān)信號、油門踏板信號等為輔助輸入信號，以車速信號為主要輸入信號，通過控制節(jié)氣門開度(控制進(jìn)氣量來控制發(fā)動機(jī)的輸出扭矩)，對巡航目標(biāo)車速進(jìn)行閉環(huán)控制，從而實(shí)現(xiàn)車輛的巡航控制功能。本發(fā)明系統(tǒng)及其控制方法結(jié)構(gòu)簡單，控制方法合理，運(yùn)行安全可靠。
【附圖說明】
[0022]下面對本發(fā)明說明書中每幅附圖表達(dá)的內(nèi)容作簡要說明:
[0023]圖1為本發(fā)明一種手動變速箱汽車的巡航控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；
[0024]圖2為巡航控制邏輯算法流程圖；
[0025]圖3為巡航車速閉環(huán)控制及扭矩需求算法策略模型。
【具體實(shí)施方式】
[0026]如圖1所示，本發(fā)明手動變速箱汽車的巡航控制系統(tǒng)，設(shè)有一個ECU，ECU設(shè)有指示燈，并設(shè)有輸入控制命令的巡航控制按鍵，巡航控制按鍵包括巡航車速設(shè)定加、減請求信號的“SET/+”和“SET/-”按鍵，以及控制系統(tǒng)開關(guān)的“CCSON/OFF”按鍵。此外，E⑶采集車輛點(diǎn)火開關(guān)信號、剎車信號、離合器信號、油門踏板信號、車速信號作為輔助信號。，用于對巡航控制的策略算法進(jìn)行建模。
[0027]巡航控制使能時，當(dāng)前車速和巡航目標(biāo)車速進(jìn)行閉環(huán)控制，車速的控制是由發(fā)動機(jī)輸出扭矩確定的，而發(fā)動機(jī)的輸出扭矩由進(jìn)氣量決定。因此，巡航的車速閉環(huán)控制是由電子節(jié)氣門的開度控制來實(shí)現(xiàn)的。同時，ECU也要告訴駕駛者當(dāng)前巡航控制系統(tǒng)的控制狀態(tài)，這由E⑶驅(qū)動巡航指示燈(CCS指示燈)來實(shí)現(xiàn)。CCS指示燈滅，表示巡航控制請求關(guān)閉；CCS指示燈閃爍，表示巡航控制準(zhǔn)備就緒或者巡航控制指示燈使能條件未滿足；ccs指示燈常亮，表示當(dāng)前控制處于巡航控制中。
[0028]巡航控制系統(tǒng)的控制策略算法由上述的基礎(chǔ)信號作為輸入，進(jìn)行功能策略算法的建模，集成于ECU軟件中。巡航控制系統(tǒng)的輸出控制為電子節(jié)氣門和巡航指示燈。本發(fā)明的E⑶電子控制單元同發(fā)動機(jī)控制器是同一個控制器。既降低成本，又減少了控制器和傳感器、執(zhí)行器之間的信息交互，控制系統(tǒng)更加簡單。
[0029]如圖2所示，控制方法將系統(tǒng)定義為狀態(tài):系統(tǒng)啟動、巡航準(zhǔn)備階段、巡航階段和系統(tǒng)關(guān)閉，
[0030]系統(tǒng)啟動:點(diǎn)火開關(guān)處于ON狀態(tài)(及車輛運(yùn)轉(zhuǎn))，且巡航請求開關(guān)處于ON狀態(tài)則進(jìn)入巡航開啟準(zhǔn)備階段；
[0031]巡航準(zhǔn)備階段:此時巡航指示燈閃爍，若在設(shè)定時間內(nèi)未操作進(jìn)入巡航階段，或者巡航請求開關(guān)處于OFF狀態(tài)，則關(guān)閉系統(tǒng)，指示燈熄滅，若要進(jìn)入系統(tǒng)需要重新按下巡航請求開關(guān)。需求確認(rèn)進(jìn)入巡航階段，需要按下預(yù)設(shè)的進(jìn)入巡航的按鍵，這里假定為“SET/-”鍵，意味著指示燈閃爍時，只有駕駛員按下“SET/-”鍵才能夠進(jìn)入巡航階段。
[0032]如果駕駛員按下“SET/-”鍵，意味著駕駛員要進(jìn)入巡航控制。系統(tǒng)確認(rèn)巡航使能條件是否滿足。如果巡航使能條件滿足，則進(jìn)入巡航控制狀態(tài)，巡航車速為按下“SET/-”鍵時的車速。如果巡航使能條件不滿足，則仍舊處于巡航準(zhǔn)備狀態(tài)，巡航指示燈閃爍，需要重新通過“SET/-”鍵操作，在巡航使能條件滿足的時候才能進(jìn)入巡航控制；
[0033]巡航使能條件:巡航使能條件置位必須同時滿足以下所有條件:進(jìn)入巡航的條件為沒有踩下離合器踏板、沒有踩下剎車踏板、沒有踩下油門踏板、車輛處于最高檔位(例如5檔)、車速在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)(推薦最高車速130km/h和最低車速40km/h，具體需求可通過標(biāo)定確定)、無巡航控制相關(guān)故障(具體有離合器開關(guān)、剎車開關(guān)、油門踏板信號和電機(jī)、車速信號、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速信號等)。
[0034]巡航階段:以進(jìn)入巡航的按鍵時的車速，控制電子節(jié)氣門是車輛勻速行駛；
[0035]巡航狀態(tài)下，手動設(shè)置車速。巡航狀態(tài)下，只要使能條件滿足，可以通過“SET/+”鍵和“SET/-”鍵調(diào)整巡航車速。“SET/+”鍵和“SET/-”鍵以固定的頻率(推薦小于0.5秒)請求一次，每次車速增、減量為2km/h，長按巡航目標(biāo)車速持續(xù)增減；
[0036]巡航過程中的四種請求:
[0037]加速電子油門踏板請求。當(dāng)在巡航控制時，駕駛員踩下電子油門踏板，巡航指示燈常亮，但退出巡航狀態(tài)。當(dāng)駕駛員再次松開電子油門踏板后，如果駕駛員沒有對“SET/-”鍵請求，仍舊按照踩下電子油門踏板前的巡航車速進(jìn)入巡航控制。如果駕駛員有對“SET/-”鍵請求，則巡航車速為按下“SET/-”鍵時的車速，當(dāng)然，若再次松開電子油門踏板時車速高于設(shè)定車速，則直接退出巡航。
[0038]剎車踏板請求。當(dāng)在巡航控制時，駕駛員踩下剎車踏板，巡航指示燈常亮，但退出巡航狀態(tài)。當(dāng)駕駛員再次松開剎車踏板后，如果駕駛員沒有對“SET/-”鍵請求，仍舊按照踩下剎車踏板前的巡航車速進(jìn)入巡航控制。如果駕駛員有對“SET/-”鍵請求