CN112208527A - 车辆自适应巡航系统跟停工况下的发动机启停控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种车辆自适应巡航系统跟停工况下的发动机启停控制方法，系统包含ACC运行状态和启停允许状态，在ACC运行状态的关闭模式、待机模式、失效模式为非激活控制模式，对车速无干预；激活模式、驾驶员超越模式、跟停模式为激活控制模式，对车辆进行加减速控制；ACC运行状态的跟停模式工况包括第一阶段的ACC跟停3秒内自动起步阶段；第二阶段的ACC跟停3秒后需要驾驶员操作确认再起步阶段；ACC启停允许状态包括禁止进入自动停机、允许进入自动停机；当ACC启停允许状态为禁止进入自动停机时，发动机不能进入自动停机，类似开启空调时的一种自动停机抑制条件；如当前发动机已进入自动停机，则发动机需要退出自动停机，发动机正常运转。
Description
技术领域
本发明涉及配置了自适应巡航（简称“ACC”）的车辆在跟停工况下实现发动机启停的控制策略，属于汽车电子技术领域。
背景技术
近年来随着汽车智能辅助驾驶的不断普及，越来越多的车型实现了L2辅助驾驶功能，而ACC作为L2辅助驾驶中纵向控制的重要组成部分，良好的ACC驾驶体验可以为整个驾驶辅助系统加分。随着排放及燃油积分政策的影响，目前发动机自动启停功能已经几乎成了车辆的标配。在拥堵或者红绿灯路口长时间的停车等待工况，开启自动启停可以实现省油且提升整车NVH，结合目前三缸发动机的发展趋势，ACC跟停进入发动机启停的优势更显现出来了。
传统车辆启停触发条件如水温，电池SOC、车速、制动踏板等，打开发动机启停功能，每次进入启停的条件都为车辆自身状态，不包含道路环境信息。会经常导致驾驶员非预期的启停激活工况。比如红绿灯路口红灯只剩5秒，传统车辆启停等驾驶员车辆刹停后进入启停，当绿灯亮起需要起步时又需要重新启动。发动机停机不喷油的时间只有几秒，再次启动需要的电量加喷油量已经大于停机期间节省的，且要经受一次启动带来的振动。ACC进入跟停工况，其系统会从运动激活控制状态转变为跟停状态。此时车辆静止，发动机工作在怠速工况。发动机的工作会一直消耗燃油且动力系统会产生一些振动，这两者都是不利因素。
目前新车配置的ACC系统几乎都可以实现跟停再起步功能，结合并优化目前整车配置的发动机启停功能，同时利用ACC传感器如目前常见的前视摄像头方案或者前视摄像头方案融合毫米波雷达方案，可识别道路信息拥堵或红绿灯，避免发动机短时进入启停后又马上启动，可带来良好的舒适性和节省燃油。
发明内容
本发明针对现有技术不足，提出一种车辆自适应巡航系统跟停工况下的发动机启停控制方法，ACC可以根据自身状态结合发动机的状态判断是否进入发动机启停，结合并优化目前整车配置的发动机启停功能，以消除来自动力系统的振动和节省燃油。
本发明采用的技术方案：
一种车辆自适应巡航系统跟停工况下的发动机启停控制方法，系统包含的ACC运行状态和启停允许状态如下：
ACC运行状态：0x0:Off 关闭模式、0x1:Standby待机模式、0x2:Active 激活模式、0x3:Override 驾驶员超越模式、0x4:Standstill跟停模式、0x5:Failure失效模式；
所述的发动机启停控制方法，ACC运行状态的关闭模式、待机模式、失效模式为非激活控制模式，对车速无干预；激活模式、驾驶员超越模式、跟停模式为激活控制模式，对车辆进行加减速控制；其中，
ACC运行状态的0x4:Standstill跟停模式工况分为两个阶段：第一阶段为ACC跟停3秒内自动起步阶段Standstill_1；第二阶段为ACC跟停3秒后需要驾驶员操作确认再起步阶段Standstill_2；
ACC启停允许状态包括：0x0:StopForbidden 禁止进入自动停机、0x1:StopAllowed 允许进入自动停机；当ACC启停允许状态为0x0:StopForbidden时，发动机不能进入自动停机，类似开启空调（A/C）时的一种自动停机抑制条件； 如当前发动机已进入自动停机，则发动机需要退出自动停机，发动机正常运转。ACC启停允许状态结合前视摄像头所识别到的道路工况，在ACC非关闭、故障模式下根据估算的本次停车等待时间结合ACC自身状态再输出ACC启停允许状态，且等待时间阈值可标定，比如大于30秒才允许ACC启停状态输出允许启停。
所述的车辆自适应巡航系统跟停工况下的发动机启停控制方法，当ACC运行状态为0x2:Active激活模式、0x3:Override驾驶员超越模式和0x4:Standstill 跟停模式的t3到t3+a 时禁止发动机进入自动停机，其余状态都允许发动机进入自动停机；变量a的默认值为3秒与Standstill_1切换到Standstill_2阶段对应，可以根据实际需求标定≥3秒的值；当Standstill总持续时间超过180秒，为保护整车制动系统长时间保压过热ACC运行状态会迁移为0x1:Standby；EMS发动机管理系统包含的发动机运行状态和发动机启停状态如下：
发动机运行状态：0x0:Stopped 发动机停止（熄火）、0x1:Running 发动机正常运行、0x2:Cranking 发动机启动过程；
发动机启停状态：0x0:NoStart-Stop 启停关闭、0x1:Stopped 发动机停止、0x2:Restart 发动机重新启动、0x3:Running 发动机正常运行、0x4:Stopping 发动机停机过程。
所述的车辆自适应巡航系统跟停工况下的发动机启停控制方法，当发动机启停状态为0x0:NoStart-Stop时表示驾驶员主动关闭启停系统，不能进入自动停机；当不为0x0:NoStart-Stop时EMS需要判断当前条件是否满足进入自动停机：
发动机运行状态作为ACC的一个使能条件，当发动机运行状态为0x0:Stopped时，无法为车辆提供扭矩ACC功能需要退出，由于启停系统的加入，考虑到发动机进入自动停机时发动机运行状态还是0x0:Stopped，而此时不能退出ACC，当驾驶员手动操作关闭启停时，ACC可以把发动机运行状态0x0:Stopped作为一个使能条件；驾驶员未手动关闭启停时，不作为一个抑制条件，即ACC不会由其他激活状态迁移到0x1:Standby状态。
所述的车辆自适应巡航系统跟停工况下的发动机启停控制方法，ACC工况下进入和退出自动停机的过程，当ACC正常跟车时运行状态为0x2:Active，不允许发动机进入自动停机；当本车跟随前车停止时，此时ACC运行状态为0x4:Standstill，维持跟停状态a秒后才允许发动机进入自动停机；发动机进入自动停机后，理论上ACC允许最大180-a秒的停机时间，在此期间如车辆需要起步ACC运行状态迁移为0x2:Active的同时ACC启停允许状态迁移为0x0:StopForbidden，发动机退出自动停机车辆正常起步。
发明有益效果：
1、本发明车辆自适应巡航系统跟停工况下的发动机启停控制方法，提出了一种适合ACC工况发动机启停的控制策略。ACC可以根据自身状态结合发动机的状态判断是否进入发动机启停，可以避免不必要的启停工况消除来自动力系统的振动和节省一部分燃油，带来良好的驾乘体验。
2、本发明车辆自适应巡航系统跟停工况下的发动机启停控制方法，在不增加硬件成本的前提下，只需要适应性更改优化下ACC和EMS应用层软件即可实现，具有良好的推广应用价值。
附图说明
图1为ACC运行状态与ACC启停允许状态对应图；
图2为发动机运行状态与发动机启停状态对应图；
图3为启停控制策略系统框图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式，结合附图对本发明技术方案做进一步的详细描述。
传统车辆启停触发条件如水温，电池SOC、车速、制动踏板等，打开发动机启停功能，每次进入启停的条件都为车辆自身状态，不包含道路环境信息。会经常导致驾驶员非预期的启停激活工况。比如红绿灯路口红灯只剩5秒，传统车辆启停等驾驶员车辆刹停后进入启停，当绿灯亮起需要起步时又需要重新启动。发动机停机不喷油的时间只有几秒，再次启动需要的电量加喷油量已经大于停机期间节省的，且要经受一次启动带来的振动。
ACC所使用的前视摄像头可观察到道路交通状况，综合判断并输出本次停车等待时间。1、摄像头可识别到红绿灯剩余秒数。2、摄像头可识别自车车道地面导向箭头直行或左右转弯。3、摄像头可识别到前方车辆拥堵。4、结合车机定位和地图导航，可以增强自车道识别和前方拥堵。其中1/2/3都可以通过ACC的前视摄像自身来识别。4为非必须，可选配增强识别。在ACC非关闭、故障模式下根据估算的本次停车等待时间结合ACC自身状态再输出ACC启停允许状态，且等待时间阈值可标定，比如大于30秒才允许ACC启停状态输出允许启停。
ACC进入跟停工况，其系统会从运动激活控制状态转变为跟停状态。此时车辆静止，发动机工作在怠速工况。发动机的工作会一直消耗燃油且产生一些振动，这两者都是不利因素。
本发明车辆自适应巡航系统跟停工况下的发动机启停控制方法，ACC可以根据自身状态结合发动机的状态判断是否进入发动机启停，发动机管理系统（简称“EMS”）和ACC两个系统之间采用CAN总线方式通讯，进行有序数据交互，实现跟停工况下的发动机启停控制。
ACC自适应巡航系统包含的运行状态和启停允许状态如下：
ACC运行状态： 0x0:Off 关闭模式、0x1:Standby待机模式、0x2:Active 激活模式、0x3:Override 驾驶员超越模式、0x4:Standstill跟停模式、0x5:Failure失效模式。
其中ACC运行状态的0x0/0x1/0x5为非激活控制模式，对车速无干预；0x2/0x3/0x4为激活控制模式，对车辆进行加减速控制。
ACC启停允许状态：0x0:StopForbidden 禁止进入自动停机、0x1:StopAllowed 允许进入自动停机。
当ACC启停允许状态为0x0:StopForbidden时，发动机不能进入自动停机，类似开启空调（A/C）时的一种自动停机抑制条件； 如当前发动机已进入自动停机，则发动机需要退出自动停机，发动机正常运转。
ACC的Standstill工况一般分为两个阶段。第一阶段为ACC跟停3秒内自动起步阶段Standstill_1；第二阶段为ACC跟停3秒后需要驾驶员操作确认再起步阶段Standstill_2。在Standstill_1阶段由于车辆可能停止后自动起步，会造成停机后马上启机的情况，这样在很短的时间内再次启动，达不到减小振动和节油的目的，所以一般ACC允许自动停机在Standstill_2阶段。EMS不用区分Standstill_1和Standstill_2两种跟停阶段，CAN总线上ACC运行状态只有Standstill跟停状态就可以满足需求。
图1所示为ACC运行状态与ACC启停允许状态对应图，当ACC运行状态为0x2:Active、0x3:Override和0x4:Standstill t3到t3+a 时禁止发动机进入自动停机，其余状态都允许发动机进入自动停机。变量a的默认值为3秒与Standstill_1切换到Standstill_2阶段对应，可以根据实际需求标定≥3秒的值，如5秒或其他特定值。当Standstill总持续时间超过180秒，为保护整车制动系统长时间保压过热ACC运行状态会迁移为0x1:Standby。
EMS发动机管理系统包含的发动机运行状态和发动机启停状态如下：
发动机运行状态：0x0:Stopped 发动机停止（熄火）、0x1:Running 发动机正常运行、0x2:Cranking 发动机启动过程。
发动机启停状态：0x0:NoStart-Stop 启停关闭、0x1:Stopped 发动机停止、0x2:Restart 发动机重新启动、0x3:Running 发动机正常运行、0x4:Stopping 发动机停机过程。
图2为发动机运行状态与启停状态对应图，对应发动机转速区分发动机运行状态和启停状态的关系。当发动机启停状态为0x0:NoStart-Stop时表示驾驶员主动关闭启停系统，不能进入自动停机。当不为0x0:NoStart-Stop时EMS需要判断当前条件是否满足进入自动停机。一般发动机运行状态作为ACC的一个使能条件，当发动机运行状态为0x0:Stopped时，无法为车辆提供扭矩ACC功能需要退出。但由于启停系统的加入，需要考虑到发动机进入自动停机时发动机运行状态还是0x0:Stopped，而此时不能退出ACC。所以当驾驶员手动操作关闭启停时，ACC可以把发动机运行状态0x0:Stopped作为一个使能条件；驾驶员未手动关闭启停时，不作为一个抑制条件，即ACC不会由其他激活状态迁移到0x1:Standby状态。
传统不带ACC车型的EMS判断当前发动机是否能进入自动停机，需要考虑水温、电池SOC、空调压缩机、制动踏板等条件。当有ACC加入后需要另外考虑ACC启停允许状态和ACC运行状态来综合判断发动机是否进入自动停机，如图三系统控制策略。ACC运行状态为0x4:Standstill时，由ESP实现主动液压制动使车辆保持静止状态，驾驶员不需要踩制动踏板，所以此时进入自动停机EMS不需要考虑制动踏板。
如果EMS只根据ACC启停允许状态判断是否进入自动停机会有一些问题。假如当前ACC运行状态为0x0:Off、0x1:Standby或0x5:Failure时，ACC也是允许进入自动停机的，当车辆怠速蠕行在上坡或者有类似减速带障碍导致车速为零时，发动机也会进入自动停机，这显然是有问题的。
本发明ACC工况下进入和退出自动停机的过程如下：
当ACC正常跟车时运行状态为0x2:Active，不允许发动机进入自动停机；当本车跟随前车停止时，此时ACC运行状态为0x4:Standstill，维持跟停状态a秒后才允许发动机进入自动停机。发动机进入自动停机后，理论上ACC允许最大（180-a）秒的停机时间，在此期间如车辆需要起步ACC运行状态迁移为0x2:Active的同时ACC启停允许状态迁移为0x0:StopForbidden，发动机退出自动停机车辆正常起步。
可见，本发明车辆自适应巡航系统跟停工况下的发动机启停控制方法，不仅在ACC跟停模式下有稳健的启停功能，在ACC待机模式下也可作为一种启停增强的功能，避免发动机短时进入启停后又马上启动，可带来良好的舒适性和节省燃油。
Claims (4)
1.一种车辆自适应巡航系统跟停工况下的发动机启停控制方法，系统包含的ACC运行状态和启停允许状态如下：
ACC运行状态：0x0:Off 关闭模式、0x1:Standby待机模式、0x2:Active 激活模式、0x3:Override 驾驶员超越模式、0x4:Standstill跟停模式、0x5:Failure失效模式；
所述的发动机启停控制方法，ACC运行状态的关闭模式、待机模式、失效模式为非激活控制模式，对车速无干预；激活模式、驾驶员超越模式、跟停模式为激活控制模式，对车辆进行加减速控制；其中，
ACC运行状态的0x4:Standstill跟停模式工况分为两个阶段：第一阶段为ACC跟停3秒内自动起步阶段Standstill_1；第二阶段为ACC跟停3秒后需要驾驶员操作确认再起步阶段Standstill_2；
ACC启停允许状态包括：0x0:StopForbidden 禁止进入自动停机、0x1:StopAllowed 允许进入自动停机；当ACC启停允许状态为0x0:StopForbidden时，发动机不能进入自动停机，类似开启空调时的一种自动停机抑制条件； 如当前发动机已进入自动停机，则发动机需要退出自动停机，发动机正常运转；ACC启停允许状态结合前视摄像头所识别到的道路工况，在ACC非关闭、故障模式下根据估算的本次停车等待时间结合ACC自身状态再输出ACC启停允许状态，且等待时间阈值可标定。
2.根据权利要求1所述的车辆自适应巡航系统跟停工况下的发动机启停控制方法，其特征是：当ACC运行状态为0x2:Active激活模式、0x3:Override驾驶员超越模式和0x4:Standstill 跟停模式的t3到t3+a 时禁止发动机进入自动停机，其余状态都允许发动机进入自动停机；变量a的默认值为3秒与Standstill_1切换到Standstill_2阶段对应，可以根据实际需求标定≥3秒的值；当Standstill总持续时间超过180秒，为保护整车制动系统长时间保压过热ACC运行状态会迁移为0x1:Standby；
EMS发动机管理系统包含的发动机运行状态和发动机启停状态如下：
发动机运行状态：0x0:Stopped 发动机停止、0x1:Running 发动机正常运行、0x2:Cranking 发动机启动过程；
发动机启停状态：0x0:NoStart-Stop 启停关闭、0x1:Stopped 发动机停止、0x2:Restart 发动机重新启动、0x3:Running 发动机正常运行、0x4:Stopping 发动机停机过程。
3.根据权利要求2所述的车辆自适应巡航系统跟停工况下的发动机启停控制方法，其特征是：当发动机启停状态为0x0:NoStart-Stop时表示驾驶员主动关闭启停系统，不能进入自动停机；当不为0x0:NoStart-Stop时EMS需要判断当前条件是否满足进入自动停机：
发动机运行状态作为ACC的一个使能条件，当发动机运行状态为0x0:Stopped时，无法为车辆提供扭矩ACC功能需要退出，由于启停系统的加入，考虑到发动机进入自动停机时发动机运行状态还是0x0:Stopped，而此时不能退出ACC，当驾驶员手动操作关闭启停时，ACC可以把发动机运行状态0x0:Stopped作为一个使能条件；驾驶员未手动关闭启停时，不作为一个抑制条件，即ACC不会由其他激活状态迁移到0x1:Standby状态。
4.根据权利要求3所述的车辆自适应巡航系统跟停工况下的发动机启停控制方法，其特征是：
ACC工况下进入和退出自动停机的过程，当ACC正常跟车时运行状态为0x2:Active，不允许发动机进入自动停机；当本车跟随前车停止时，此时ACC运行状态为0x4:Standstill，维持跟停状态a秒后才允许发动机进入自动停机；发动机进入自动停机后，理论上ACC允许最大180-a秒的停机时间，在此期间如车辆需要起步ACC运行状态迁移为0x2:Active的同时ACC启停允许状态迁移为0x0:StopForbidden，发动机退出自动停机车辆正常起步。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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