CN102019929A - 车辆巡航与主动可调限速系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种车辆巡航与主动可调限速系统；包括：巡航-主动可调限速调度功能层、巡航功能层、限速功能层和虚拟踏板计算层。巡航功能层，其接收来自巡航-主动可调限速调度功能层的巡航开关信号流和巡航故障检测信号，如果车辆状态异常，则中断巡航功能，如不中断巡航功能，其计算发动机目标巡航扭矩发送给巡航-主动可调限速调度功能层；限速控制层，其接收来自巡航-主动可调限速调度功能层的限速开关信号流和车辆限速信号，如果车辆状况异常，则中断主动可调限速功能，否则输出限速需求扭矩给巡航-主动可调限速调度功能层；虚拟踏板计算层，其根据车辆实际的扭矩和车速计算虚拟的踏板开度。本发明阻止巡航出错时的车辆失控加速。

Description

车辆巡航与主动可调限速系统

技术领域

本发明涉及一种车辆发动机控制系统。

背景技术

车辆上的巡航功能可以让驾驶员在不踩加速踏板的情况下，通过调节巡航控制开关，使车辆行驶并稳定在一个固定的车速，这样可以把驾驶员的脚从加速踏板上解放出来，提高驾驶舒适性。而主动可调限速功能可以让驾驶员通过调节限速控制开关，主动的设置车辆的最大限制车速，在主动可调限速功能激活以后，车辆不会超出驾驶员设置的最大限制车速，一旦超出的话，车辆会有明显的声光告警信号提醒驾驶员，提高车辆驾驶的安全性。

目前许多国产车型已经装备了巡航功能，但是还没有装备主动可调限速功能的车型出现；在国外虽然已经有部分高端车辆同时装备了这两种功能，但是还没有文字资料显示有厂商将巡航和主动可调限速功能创造性地集合在一起形成新的系统架构。如果能够将巡航功能和主动可调限速功能整合成为一个新的车速控制系统，不仅可以提高车辆的驾驶舒适性同时也可以提高驾驶安全性，并且可以整合利用巡航和主动可调限速功能部分可以共用的资源，减少开发成本和ECU资源占用率。

已有技术有以下几点问题：

1.车辆上只有单独巡航功能或主动可调限速功能存在，两种功能没有同时装备在车辆上，不能在车辆上提供多样化的车速控制功能选择，方案单一。巡航功能能够提高车辆的驾驶舒适性，但是因为巡航功能工作时即使驾驶员没有踩油门车辆也可以加速所以有安全方面的风险；而主动可调限速功能能够根据驾驶员的意图灵活地限定车辆的最大速度从而提高车辆的安全性，如果在车辆上能够同时装备巡航和主动可调限速功能的话可以同时提高车辆的舒适性和安全性。

2.有些车辆虽然同时装备了巡航和主动可调限速功能，但是巡航和主动可调限速功能互相独立地工作，有很多可以共用的功能没有集成在一起，导致功能结构复杂、成本高，而且巡航和主动可调限速这两种功能互相切换不灵活；

3.当巡航功能出现故障导致车辆失控加速时，只能通过踩刹车和关闭点火钥匙来控制车辆，但是在车辆失控加速的情况下有可能由于刹车真空度不够或者车速过快导致驾驶员不能通过刹车把失控车辆停下来，而且此时驾驶员精神高度紧张，很可能不能很快的找到点火钥匙并将之关闭。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种车辆巡航与主动可调限速系统，它可以阻止巡航出错时的车辆失控加速。

为了解决以上技术问题，本发明提供了一种车辆巡航与主动可调限速系统；包括：巡航-主动可调限速调度功能层，其采集巡航-限速开关信号，并将信号调度分配到巡航控制层和限速控制层，接收巡航控制层发出的目标巡航扭矩和限速控制层发出的目标限速扭矩，将选择的目标扭矩发送给发动机控制系统；巡航控制层，其接收来自巡航-主动可调限速调度功能层的巡航开关信号流和巡航故障检测信号，如果车辆状态异常，则中断巡航功能，如不中断巡航功能，其计算发动机目标巡航扭矩发送给巡航-主动可调限速调度功能层；限速控制层，其接收来自巡航-主动可调限速调度功能层的限速开关信号流和车辆限速信号，如果车辆状况异常，则中断主动可调限速功能，否则输出限速需求扭矩；虚拟踏板计算层，其根据车辆实际的扭矩和车速计算虚拟的踏板开度。

本发明的有益效果在于：将巡航和主动可调限速功能组成一个整体系统，使两个功能之间的切换变的更加灵活，而且两种功能还能够共用一部分处理程序，优化软件算法同时减少开发成本和ECU资源占用率。这种新的系统架构集成了巡航功能和主动可调限速功能，同时提高了车辆的舒适性和安全性。这种新的系统架构可以增加一项新的安全措施，阻止巡航出错时的车辆失控加速。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明实施例所述车辆巡航与主动可调限速系统的结构图。

具体实施方式

本发明建立一种新的系统架构将巡航和主动可调限速功能集成为一个新的功能系统，并将巡航和主动可调限速功能一部分功能类似且可以互相借用的功能模块集成在一起，成为统一共用的模块，简化功能，并提高ECU资源的使用效率。同时根据发动机和车辆的状态信号和故障信号来判断巡航或主动可调限速功能是否能够正常工作，如果不能正常工作的话则切断巡航或主动可调限速功能的扭矩响应，提高车辆运行的可靠性。增加一项新的车辆安全措施，阻止巡航功能出错时的车辆失控加速，保障车辆的可控性和安全性。因为驾驶员的手臂部位是全身反应速度最快的部位，而且巡航功能和主动可调限速功能的控制器一般安装在离驾驶员最近并容易操作的方向盘上，所以驾驶员在踩刹车踏板无效的情况下，驾驶员可以很快的操作方向盘上的控制器使车辆进入主动可调限速功能，从而减小车速，保障车辆的可控性和安全性。

本发明所述的系统架构由以下四部分组成：巡航-主动可调限速调度功能层、巡航功能层、限速功能层和虚拟踏板计算层，可以实现三种车辆运行模式：OFF模式、巡航模式、限速模式。

巡航-主动可调限速调度功能层：包括控制器信号获取模块、输入信号检查模块、信号调度模块和需求扭矩选择模块。首先控制器信号获取模块接收来自控制器的原始开关信号输入，经过处理获得真正的驾驶员意图信号。然后输入信号检查模块对驾驶员意图信号进行检查，屏蔽掉不可信和不安全的信号。如果驾驶员意图信号检查无误，则将驾驶员意图信号输出给控制器输入信号流，信号调度模块根据车辆运行模式和控制器信号来决定车辆运行模式的切换和控制器输入信号流的去向。

需求扭矩选择模块根据车辆运行模式决定发动机实现巡航需求扭矩、限速需求扭矩和驾驶员需求扭矩中的哪一个需求扭矩。主动可调限速功能的扭矩实现优先级要高于巡航功能，此措施可以在巡航功能出现故障时仍旧能够通过信号调度模块和需求扭矩选择模块来正常实现巡航需求扭矩向限速需求扭矩的切换，保障车辆的可控性和安全性。

巡航功能层包括：巡航故障检测、巡航目标车速处理、发动机巡航需求扭矩控制。首先如果车辆状态异常，则中断巡航功能，否则根据巡航控制信号流计算目标巡航车速。根据巡航目标车速和实际车速之间的偏差进行闭环控制，最终输出一个巡航功能需求扭矩，并交由发动机去实现。

限速功能层包括：主动可调限速功能故障检测、主动可调限速功能最大限制车速处理、发动机限速需求扭矩控制。首先如果车辆状况异常，则中断主动可调限速功能，否则根据限速控制信号流计算最大限制车速。根据最大限制车速和实际车速的偏差进行闭环控制，输出限速需求扭矩，控制实际车速不超出最大限制车速。

虚拟踏板计算层：在巡航或者主动可调限速功能工作时，车辆的扭矩和车速并不能反应驾驶员真正的加速踏板需求，根据车辆实际的扭矩和车速计算一个虚拟的踏板开度。

本发明所述的巡航和主动可调限速系统技术方案，实施方式如下：

1.巡航-主动可调限速调度功能层：包括获取控制器信号、输入信号检查、信号调度和需求扭矩选择。

获取控制器信号：接收来自控制器的原始开关信号输入，对原始开关信号进行上升沿检查和延时等信号过滤处理，防止信号的波动对系统的控制产生干扰，最终获得真正的驾驶员意图信号。

输入信号检查：对获取并经过处理过的驾驶员意图信号的正确性、实时性和合理性进行检查，如果检查发现驾驶员意图信号的正确性、实时性和合理性任意一项有错误，则该驾驶员意图信号不可信，需要关闭整个巡航-主动可调限速系统的响应，防止车辆不受控。如果驾驶员意图信号经过校验后无误，则可以通过信号调度来输出给巡航或主动可调限速功能。

信号调度：对经过检查的开关信号进行分析和计算。根据上一循环车辆运行模式以及模式开关信号来计算当前循环车辆运行模式，并决定开关信号流的去向。根据车辆运行模式，将驾驶员意图信号输出给对应的巡航或主动可调限速功能。如果车辆此时处于OFF模式，则输出信号流不再输出给巡航或主动可调限速功能，系统运行到此终止。

需求扭矩选择：根据信号调度计算出的车辆处于何种模式计算发动机实现扭矩，如果车辆处于巡航模式，则选取巡航功能需求扭矩作为发动机实现扭矩；车辆处于限速模式，则选取主动可调限速功能需求扭矩作为发动机实现扭矩；如果车辆处于OFF模式，则发动机的需求扭矩为驾驶员的实际扭矩需求。

2.巡航功能层：巡航故障检测、巡航目标车速处理、发动机巡航需求扭矩控制。

巡航故障检测：当发动机和车辆执行器或传感器故障，车辆有别的优先级更高的扭矩请求，刹车踏板被踩下或者车辆运行状况不能满足巡航正常工作条件时，退出巡航功能。

巡航目标车速处理：巡航功能包括如下三个状态：关闭、待命、激活。巡航功能为关闭状态时，巡航功能层不做任何操作；巡航状态为待命或激活时，驾驶员可以通过巡航-限速集成控制开关调节巡航的目标车速。如果驾驶员关闭巡航功能，巡航目标车速被记忆。

发动机巡航需求扭矩控制：当巡航功能处于关闭和待命状态时，巡航功能不影响实际车速和发动机扭矩；当巡航功能激活时，巡航功能根据实际车速和巡航目标车速的偏差对发动机的输出扭矩进行闭环控制，使实际车速能够稳定在巡航目标车速附近。如果巡航激活的时候驾驶员的踏板需求扭矩大于巡航扭矩，则需要优先响应驾驶员的需求。当巡航功能退出时，并不会马上清除巡航扭矩，而是会在一段延时时间内慢慢地减小巡航扭矩直至巡航需求扭矩为零，在延时时间内，发动机输出扭矩取巡航需求扭矩和加速踏板需求扭矩的最大值，这样就可以防止车辆在驾驶员退出巡航时产生顿挫感，提升驾驶舒适性。

3.限速功能层：主动可调限速功能故障检测、主动可调限速功能最大限制车速计算、主动可调限速功能需求扭矩控制。

主动可调限速功能故障检测：当检测出发动机和车辆执行器或传感器故障，车辆有别的增扭请求，或车辆运行状况不能满足主动可调限速功能正常运行，都会退出主动可调限速功能。

主动可调限速功能最大限制车速计算：主动可调限速功能包括如下三个状态：关闭、待命、激活。主动可调限速功能为关闭状态时，限速功能层不做任何操作；当主动可调限速功能处于待命和激活状态时，驾驶员可以通过巡航-限速集成控制开关调节限速的最大限制车速。如果关闭主动可调限速功能，最大限制车速会被记忆。

主动可调限速功能需求扭矩控制：当主动可调限速功能处于关闭和待命状态时，限速功能不影响实际车速和发动机扭矩；当主动可调限速功能处于激活状态时，只有当实际车速超出最大限制车速时限速功能才会限制发动机输出扭矩，此时限速功能根据实际车速和最大限制车速间的偏差通过闭环控制降低发动机扭矩使实际车速不超出最大限制车速。当主动可调限速功能处于激活状态但是实际车速不超出最大限制车速时，只会对发动机的输出扭矩进行监控，当实际车速接近最大限制车速时会对发动机扭矩进行舒适性滤波，防止扭矩波动过大从而导致车速波动大、车辆舒适性变差。

4.虚拟踏板计算层：包括虚拟踏板功能激活控制，计算退出控制，虚拟踏板计算模块。

虚拟踏板功能激活控制：在巡航-主动可调限速功能控制发动机扭矩时触发虚拟踏板控制功能，即进入计算激活控制模块；此时首先根据发动机转速与扭矩计算初始虚拟踏板开度，然后进入虚拟踏板计算模块。其它情况下，虚拟踏板开度基于安全考虑初始为最大踏板开度。

计算退出控制。暂时冻结性退出：考虑到变速箱换档时刻的发动机扭矩冲击的影响，采集到换档信号或离合器状态脱开信号，经过延时处理后，暂时停止虚拟踏板计算并保持上一次状态值，当换档结束后，继续正常的计算。永久性退出：当检测到驾驶员有积极主动的加速需求信号或者实际加速踏板值低于虚拟踏板值，虚拟踏板值被初始化为最大值，且此次虚拟踏板计算退出，只有在下次限速扭矩激活后才会重新计算虚拟踏板开度。

虚拟踏板计算模块：根据发动机当前的扭矩和转速通过查表算法计算出一个未滤波的虚拟踏板值，再经过滤波函数处理得到一个稳定的虚拟踏板值输出。

本发明并不限于上文讨论的实施方式。以上对具体实施方式的描述旨在于为了描述和说明本发明涉及的技术方案。基于本发明启示的显而易见的变换或替代也应当被认为落入本发明的保护范围。以上的具体实施方式用来揭示本发明的最佳实施方法，以使得本领域的普通技术人员能够应用本发明的多种实施方式以及多种替代方式来达到本发明的目的。

Claims (6)

1.一种车辆巡航与主动可调限速系统；其特征在于，包括：

巡航-主动可调限速调度功能层，其采集巡航-限速开关信号，并将信号调度分配到巡航控制层和限速控制层，接收巡航控制层发出的目标巡航扭矩和限速控制层发出的目标限速扭矩，将选择的目标扭矩发送给发动机控制系统；

巡航控制层，其接收来自巡航-主动可调限速调度功能层的巡航开关信号流和巡航故障检测信号，如果车辆状态异常，则中断巡航功能，如不中断巡航功能，其计算发动机目标巡航扭矩发送给巡航-主动可调限速调度功能层；

限速控制层，其接收来自巡航-主动可调限速调度功能层的限速开关信号流和车辆限速信号，如果车辆状况异常，则中断主动可调限速功能，否则输出限速需求扭矩给巡航-主动可调限速调度功能层；

虚拟踏板计算层，其根据车辆实际的扭矩和车速计算虚拟的踏板开度。

2.如权利要求1所述车辆巡航与主动可调限速系统；其特征在于，所述巡航-主动可调限速调度功能层，包括控制器信号获取模块、输入信号检查模块、信号调度模块和需求扭矩选择模块；控制器信号获取模块接收来自控制器的原始开关信号输入，输入信号检查模块对原始开关信号进行检查，将驾驶员意图信号输出给控制器输入信号流，信号调度模块根据车辆运行模式和控制器信号来决定车辆运行模式的切换和控制器输入信号流的去向；需求扭矩选择模块根据车辆运行模式决定发动机实现巡航需求扭矩、限速需求扭矩和驾驶员需求扭矩中的哪一个需求扭矩；主动可调限速功能的扭矩实现优先级要高于巡航功能。

3.如权利要求1所述车辆巡航与主动可调限速系统；其特征在于，所述巡航功能层包括：巡航故障检测模块、巡航目标车速处理模块、发动机巡航需求扭矩控制模块；如果车辆状态异常，则中断巡航功能，否则根据巡航控制信号流计算目标巡航车速；根据巡航目标车速和实际车速之间的偏差进行闭环控制，输出巡航功能需求扭矩。

4.如权利要求1所述车辆巡航与主动可调限速系统；其特征在于，所述限速功能层包括：主动可调限速功能故障检测模块、主动可调限速功能最大限制车速处理模块、发动机限速需求扭矩控制模块；如果车辆状况异常，则中断主动可调限速功能，否则根据限速控制信号流计算最大限制车速；根据最大限制车速和实际车速的偏差进行闭环控制，输出限速需求扭矩，控制实际车速不超出最大限制车速。

5.如权利要求1所述车辆巡航与主动可调限速系统；其特征在于，在巡航或者主动可调限速功能工作时，所述虚拟踏板计算层根据车辆实际的扭矩和车速计算虚拟的踏板开度。

6.如权利要求1所述车辆巡航与主动可调限速系统；其特征在于，车辆限速和巡航状态控制器位于方向盘上。

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